JP7703541B2 - Serum albumin-binding fibronectin type III domain and uses thereof - Google Patents
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Description
本実施形態は、血清アルブミンと結合するフィブロネクチンIII型(FN3)ドメインに関する。そのようなFN3ドメインは、例えば、それにコンジュゲートした薬物またはタンパク質のin vivo血清半減期を延長するために使用され得る。また、そのような分子の製造方法およびそれらを含む医薬組成物も提供される。 The present embodiments relate to fibronectin type III (FN3) domains that bind serum albumin. Such FN3 domains can be used, for example, to extend the in vivo serum half-life of drugs or proteins conjugated thereto. Also provided are methods for producing such molecules and pharmaceutical compositions containing them.
血流からの薬物またはバイオ治療分子の急速な除去は、これらの分子の臨床的有効性の制限に寄与し、または患者にとってより頻繁な投与をもたらし得る。一般的に生じる1つの除去方法は、糸球体濾過による腎クリアランスである。分子量が50,000ダルトンを超える分子では、腎臓の濾過速度が大幅に低下するため、この除去経路は、より小さなバイオ治療薬に最も関連する(非特許文献1)。いくつかの承認されたバイオ治療薬は、それ自体が濾過限界を下回り、したがって迅速に除去される活性部分を含んでいる。この制限を克服するために、治療用分子のサイズを効果的に大きくして、腎臓の濾過を減らすための多くの技術が導入されてきた。 Rapid clearance of drugs or biotherapeutic molecules from the bloodstream may contribute to limited clinical effectiveness of these molecules or result in more frequent dosing for patients. One commonly occurring method of clearance is renal clearance by glomerular filtration. This route of clearance is most relevant for smaller biotherapeutics, as renal filtration rates are significantly reduced for molecules with molecular weights above 50,000 daltons (Non-Patent Document 1). Several approved biotherapeutics contain active moieties that are themselves below the filtration limit and therefore rapidly cleared. To overcome this limitation, a number of techniques have been introduced to effectively increase the size of therapeutic molecules, thus reducing renal filtration.
薬物または治療薬の半減期を延ばすための化合物または方法が依然として必要とされている。本実施形態は、これらのニーズならびに他のニーズを満たすものである。 There remains a need for compounds or methods for extending the half-life of drugs or therapeutic agents. The present embodiments meet these needs, as well as others.
本実施形態は、血清アルブミン結合性フィブロネクチンIII型(FN3)ドメインを提供する。また、提供されるFN3ドメインをコードすることができる関連ポリヌクレオチド、提供されるFN3ドメインを発現する細胞、ならびに関連するベクターも記載される。さらに、提供されるFN3ドメインを使用する方法についても記載される。例えば、アルブミンの血清半減期が長いことを考えると、アルブミン結合性ペプチドは、血清半減期が長いか、または延長された治療用タンパク質または薬物を創製するための融合パートナーとして使用することができる。 The present embodiments provide serum albumin-binding fibronectin type III (FN3) domains. Also described are associated polynucleotides capable of encoding the provided FN3 domains, cells expressing the provided FN3 domains, as well as associated vectors. Additionally, methods of using the provided FN3 domains are described. For example, given the long serum half-life of albumin, albumin-binding peptides can be used as fusion partners to create therapeutic proteins or drugs with long or extended serum half-lives.
アルブミン結合性FN3ドメインに加えて、記載のタンパク質をコードすることができるポリヌクレオチド配列も提供される。本明細書のアルブミン結合性FN3ドメインを発現する細胞と同様に、記載のポリヌクレオチドを含むベクターも提供される。開示されたベクターを発現することができる細胞もまた記載される。これらの細胞は、哺乳動物細胞(293F細胞、CHO細胞など)、昆虫細胞(Sf7細胞など)、酵母細胞、植物細胞、または細菌細胞(大腸菌(E.coli)など)でありうる。記載のFN3ドメイン(タンパク質)の製造方法もまた提供される。 In addition to the albumin-binding FN3 domains, polynucleotide sequences capable of encoding the described proteins are also provided. Vectors comprising the described polynucleotides are also provided, as are cells expressing the albumin-binding FN3 domains of the present specification. Cells capable of expressing the disclosed vectors are also described. These cells can be mammalian cells (such as 293F cells, CHO cells, etc.), insect cells (such as Sf7 cells), yeast cells, plant cells, or bacterial cells (such as E. coli). Methods for producing the described FN3 domains (proteins) are also provided.
本実施形態はまた、提供されるアルブミン結合性FN3ドメインを様々な分子に融合または他の方法で会合させて、そのような分子の半減期を延長する方法も提供する。このように、アルブミン結合性FN3ドメインは、例えば、治療薬の半減期を延長するために使用することができる。 The present embodiments also provide methods for fusing or otherwise associating the provided albumin-binding FN3 domains to various molecules to extend the half-life of such molecules. In this manner, the albumin-binding FN3 domains can be used, for example, to extend the half-life of therapeutic agents.
いくつかの実施形態において、アルブミン結合性FN3ドメインを含む医薬組成物は、治療薬パートナーのin vivo半減期を改善するために投与される。そのような半減期の延長は、例えば、アルブミン結合性FN3ドメインの薬物動態を監視することを含む、当技術分野で知られている様々な方法によってアッセイすることができる。これらの方法のためのそのようなアッセイの非限定的な例は、本明細書に提供される実施例において提供される。 In some embodiments, pharmaceutical compositions comprising an albumin-binding FN3 domain are administered to improve the in vivo half-life of the therapeutic partner. Such half-life extension can be assayed by a variety of methods known in the art, including, for example, monitoring the pharmacokinetics of the albumin-binding FN3 domain. Non-limiting examples of such assays for these methods are provided in the Examples provided herein.
提供されるアルブミン結合性FN3ドメインを含むキットもまた提供される。本キットは、本明細書で提供されるアルブミン結合性FN3ドメインを使用する方法、または当業者に知られている他の方法を実行するために使用することができる。いくつかの実施形態において、記載されるキットは、本明細書に記載のFN3ドメインおよび生物学的試料中のヒト血清アルブミンの存在を検出する際に使用するための試薬を含んでいてもよい。記載されるキットは、本明細書に記載のように、本明細書に記載されるFN3ドメインの1つまたはそれ以上、および使用されていないときにFN3ドメインを収容するための容器、固体支持体に固定されたFN3ドメインの使用説明書、および/または検出可能に標識された形態のFN3ドメインを含んでいてもよい。 Kits are also provided that include the albumin-binding FN3 domains provided. The kits can be used to carry out methods using the albumin-binding FN3 domains provided herein, or other methods known to those of skill in the art. In some embodiments, the described kits may include the FN3 domains described herein and reagents for use in detecting the presence of human serum albumin in a biological sample. The described kits may include one or more of the FN3 domains described herein, as well as a container for housing the FN3 domain when not in use, instructions for use of the FN3 domain immobilized on a solid support, and/or a detectably labeled form of the FN3 domain, as described herein.
定義
記載される側面に関連する様々な用語が、明細書および特許請求の範囲全体を通して使用される。そのような用語は、他に指し示されない限り、当技術分野においてそれらの通常の意味を与えられるべきである。他の具体的に定義された用語は、本明細書で提供される定義と一致する様式で解釈されるべきである。
Definitions Various terms relating to the described aspects are used throughout the specification and claims. Such terms should be given their ordinary meaning in the art unless otherwise indicated. Other specifically defined terms should be interpreted in a manner consistent with the definitions provided herein.
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形の「1つ(a)」、「1つ(an)」、および「その(the)」は、内容が明らかにそうでないことを規定しない限り、複数の参照対象を含んでいる。したがって、例えば、「1つの細胞」への言及は、2つまたはそれ以上の細胞の組み合わせなどを含む。 As used in this specification and the appended claims, the singular forms "a," "an," and "the" include plural referents unless the content clearly dictates otherwise. Thus, for example, reference to "a cell" includes a combination of two or more cells, and the like.
量、時間的持続時間などの測定可能な値に言及するときに本明細書で使用される「約」という用語は、指定の値から最大±10%のバリエーションを包含し、そのようなバリエーションが開示される方法を実行するのに適切であることが意味される。特に指し示されない限り、本明細書および特許請求の範囲において使用される成分の量、分子量、反応条件などの特性を表す全ての数字は、全ての場合において、「約」という用語によって修飾されていると理解されるべきである。したがって、反対に指し示されない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本発明によって得られることが求められる所望の特性に応じて変化し得る近似値である。最低限でも、均等論の適用を特許請求の範囲に限定する試みとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告された有効桁数に照らして、通常の丸め手法を適用することによって解釈されるべきである。 The term "about" as used herein when referring to measurable values, such as amounts, time durations, and the like, is meant to encompass variations of up to ±10% from the specified value, with such variations being appropriate for carrying out the disclosed method. Unless otherwise indicated, all numbers expressing properties such as amounts of ingredients, molecular weights, reaction conditions, and the like used in the specification and claims should be understood in all instances to be modified by the term "about". Accordingly, unless indicated to the contrary, the numerical parameters set forth in the following specification and the appended claims are approximations that may vary depending on the desired properties sought to be obtained by the present invention. At the very least, and not as an attempt to limit the application of the doctrine of equivalents to the scope of the claims, each numerical parameter should be construed at least in light of the number of reported significant digits and by applying ordinary rounding techniques.
本発明の広い範囲を規定する数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の例において規定される数値は可能な限り正確に報告される。しかし、数値は、それぞれの試験測定において見られる標準偏差に必然的に起因する特定の誤差を本質的に含む。 Notwithstanding that the numerical ranges and parameters setting forth the broad scope of the invention are approximations, the numerical values set forth in the specific examples are reported as precisely as possible. However, such numerical values inherently contain certain errors necessarily resulting from the standard deviation found in their respective testing measurements.
「単離された」とは、生物学的成分(核酸、ペプチドまたはタンパク質など)が、その成分が天然に存在する生物の他の生物学的成分、すなわち、他の染色体および染色体外のDNAおよびRNA、ならびにタンパク質から実質的に分離、離れて生成、または離れて精製されていることを意味する。したがって、「単離された」核酸、ペプチド、およびタンパク質は、標準的な精製方法によって精製された核酸およびタンパク質を含む。「単離された」核酸、ペプチド、およびタンパク質は、組成物の一部となることができ、そのような組成物が核酸、ペプチド、またはタンパク質の天然環境の一部でない場合には、なおも単離されたものであり得る。この用語はまた、宿主細胞での組換え発現によって調製された核酸、ペプチド、およびタンパク質、ならびに化学的に合成された核酸も包含する。本明細書で使用される「単離された」FN3ドメインは、異なる抗原特異性を有する他のFN3ドメインが実質的に存在しないFN3ドメインを指すことが意図される(例えば、ヒト血清アルブミンに特異的に結合する単離されたFN3ドメインは、ヒト血清アルブミン以外の抗原に特異的に結合するFN3ドメインを実質的に含まない)。しかし、ヒト血清アルブミンのエピトープ、アイソフォームまたはバリアントに特異的に結合する単離されたFN3ドメインは、例えば、他の種(血清アルブミン種ホモログなど)からの他の関連する抗原に対して交差反応性を有していてもよい。 "Isolated" means that a biological component (such as a nucleic acid, peptide, or protein) has been substantially separated, produced away, or purified away from other biological components of the organism in which it naturally occurs, i.e., other chromosomal and extrachromosomal DNA and RNA, and proteins. Thus, "isolated" nucleic acids, peptides, and proteins include nucleic acids and proteins purified by standard purification methods. "Isolated" nucleic acids, peptides, and proteins can be part of a composition, and still be isolated if such a composition is not part of the natural environment of the nucleic acid, peptide, or protein. The term also encompasses nucleic acids, peptides, and proteins prepared by recombinant expression in a host cell, as well as chemically synthesized nucleic acids. As used herein, an "isolated" FN3 domain is intended to refer to an FN3 domain that is substantially free of other FN3 domains with different antigen specificities (e.g., an isolated FN3 domain that specifically binds human serum albumin is substantially free of FN3 domains that specifically bind antigens other than human serum albumin). However, an isolated FN3 domain that specifically binds to an epitope, isoform or variant of human serum albumin may have cross-reactivity to other related antigens, for example from other species (such as serum albumin species homologues).
本明細書で使用される「フィブロネクチンIII型(FN3)ドメイン」(FN3ドメイン)という用語は、フィブロネクチン、テネイシン、細胞内細胞骨格タンパク質、サイトカイン受容体および原核生物酵素を含むタンパク質に頻繁に生じるドメインを指す(BorkとDoolittle、Proc Nat Acad Sci USA 89:8990~8994頁、1992年;Meinkeら、J Bacteriol 175:1910~1918頁、1993年;Watanabeら、J Biol Chem 265:15659~15665頁、1990年)。例示的なFN3ドメインは、ヒトテネイシンCに存在する15の異なるFN3ドメイン、ヒトフィブロネクチン(FN)に存在する15の異なるFN3ドメイン、および例えば、米国特許第8278419号に記載されるような非天然合成FN3ドメインである。個々のFN3ドメインは、例えば、テネイシンの3番目のFN3ドメイン(TN3)、またはフィブロネクチンの10番目のFN3ドメイン(FN10)といった、ドメイン番号とタンパク質名により参照される。 As used herein, the term "fibronectin type III (FN3) domain" (FN3 domain) refers to a domain that occurs frequently in proteins including fibronectins, tenascins, intracellular cytoskeletal proteins, cytokine receptors and prokaryotic enzymes (Bork and Doolittle, Proc Nat Acad Sci USA 89:8990-8994, 1992; Meinke et al., J Bacteriol 175:1910-1918, 1993; Watanabe et al., J Biol Chem 265:15659-15665, 1990). Exemplary FN3 domains are the 15 different FN3 domains present in human tenascin-C, the 15 different FN3 domains present in human fibronectin (FN), and non-naturally occurring synthetic FN3 domains, e.g., as described in U.S. Pat. No. 8,278,419. Individual FN3 domains are referred to by domain number and protein name, e.g., the third FN3 domain of tenascin (TN3), or the tenth FN3 domain of fibronectin (FN10).
本明細書で使用される「特異的に結合する」または「特異的な結合」という用語は、本発明のFN3ドメインが、約1×10-6M以下、例えば約1×10-7M以下、約1×10-8M以下、約1×10-9M以下、約1×10-10M以下、約1×10-11M以下、約1×10-12M以下、または約1×10-13M以下の解離定数(KD)で所定の抗原に結合する能力を指す。典型的には、記載されたFN3ドメインは、例えば、Proteon Instrument(BioRad)を用いた表面プラズモン共鳴によって測定される非特異的な抗原(例えば、カゼイン)に対するそのKDよりも少なくとも10倍小さいKDで所定の抗原(すなわち、ヒト血清アルブミン)に結合する。しかし、ヒト血清アルブミンに特異的に結合する記載のFN3ドメインは、他の関連する抗原、例えば、マカカ・ファシクラリス(Macaca Fascicularis)(カニクイザル、cyno)またはパン・トログロダイト(Pan troglodytes)(チンパンジー)のような、他の種(ホモログ)からの同じ所定の抗原に対する交差反応性を有していてもよい。 The term "specifically binds" or "specific binding" as used herein refers to the ability of the FN3 domains of the invention to bind to a given antigen with a dissociation constant (K D ) of about 1×10 −6 M or less, e.g., about 1× 10 −7 M or less, about 1×10 −8 M or less, about 1×10 −9 M or less, about 1×10 −10 M or less, about 1×10 −11 M or less, about 1×10 −12 M or less, or about 1×10 −13 M or less. Typically, the described FN3 domains bind to a given antigen (i.e., human serum albumin) with a K D that is at least 10-fold less than its K D for a non-specific antigen (e.g., casein) as measured, for example, by surface plasmon resonance using a Proteon Instrument (BioRad). However, the described FN3 domains that specifically bind human serum albumin may have cross-reactivity to other related antigens, e.g., the same given antigen from other species (homologs), such as Macaca Fascicularis (cynomolgus monkey, cyno) or Pan troglodytes (chimpanzee).
本明細書で使用される「血清半減期」は、一般に、アミノ酸配列、化合物、またはポリペプチドの血清濃度が、例えば、配列もしくは化合物の分解および/または配列もしくは化合物の天然のメカニズムによるクリアランスもしくは隔離により、in vivoで50%減少するために要する時間として定義することができる。本発明のアミノ酸配列、化合物またはポリペプチドのin vivo半減期は、それ自体既知の任意の方法、例えば、薬物動態解析によって決定することができる。適切な技術は、当技術分野の当業者には明らかであり、例えば一般に、温血動物(すなわち、ヒト、またはマウス、ウサギ、ラット、ブタ、イヌ、霊長類のような別の適切な哺乳動物、例えばマカカ属のサル(特に、カニクイザル(マカカ・ファシクラリス)など)および/またはアカゲザル(マカカ・ムラッタ(Macaca mulatta))およびヒヒ(パピオ・ウルシヌス(Papio ursinus)))に対して、適切な用量の本開示のアミノ酸配列、化合物またはポリペプチドを適切に投与する工程;前記動物から血液試料または他の試料を収集する工程;前記血液試料中の本発明のアミノ酸配列、化合物またはポリペプチドのレベルまたは濃度を決定する工程;ならびに、そのようにして得られたデータ(のプロット)から、本発明のアミノ酸配列、化合物またはポリペプチドのレベルまたは濃度が、投与により初期レベルと比較して50%減少するまでの時間を計算する工程を含んでいてもよい。例えば、以下の実験パート、ならびにKenneth,Aら:Chemical Stability of Pharmaceuticals:A Handbook for PharmacistsおよびPetersら、Pharmacokinete analysis:A Practical Approach(1996年)のような標準的なハンドブックが参照される。また、「Pharmacokinetics」、M GibaldiとD Perron、Marcel Dekker発行、改訂第2版(1982年)も参照される。 As used herein, "serum half-life" may generally be defined as the time required for the serum concentration of an amino acid sequence, compound, or polypeptide to decrease by 50% in vivo, e.g., due to degradation of the sequence or compound and/or clearance or sequestration by natural mechanisms of the sequence or compound. The in vivo half-life of the amino acid sequences, compounds, or polypeptides of the invention may be determined by any method known per se, e.g., pharmacokinetic analysis. Suitable techniques will be apparent to those skilled in the art and may, for example, generally comprise the steps of administering a suitable dose of an amino acid sequence, compound or polypeptide of the present disclosure to a warm-blooded animal (i.e., a human or another suitable mammal such as a mouse, rabbit, rat, pig, dog, primate, for example monkeys of the genus Macaca (particularly Cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) and/or Rhesus monkeys (Macaca mulatta) and baboons (Papio ursinus)); collecting a blood or other sample from said animal; determining the level or concentration of the amino acid sequence, compound or polypeptide of the present invention in said blood sample; and calculating from (a plot of) the data so obtained the time until the level or concentration of the amino acid sequence, compound or polypeptide of the present invention is reduced by 50% upon administration compared to the initial level. See, for example, the experimental part below, as well as standard handbooks such as Kenneth, A. et al.: Chemical Stability of Pharmaceuticals: A Handbook for Pharmacists and Peters et al., Pharmacokinetic analysis: A Practical Approach (1996). See also "Pharmacokinetics", M. Gibaldi and D. Perron, Marcel Dekker Publishing, revised 2nd edition (1982).
また、当業者には明らかなように(例えば、国際公開第04/003019号パンフレットの第6および7頁、ならびにそこに引用されているさらなる文献を参照)、半減期は、t1/2-アルファ、t1/2-ベータおよび曲線下面積(AUC)のようなパラメータを用いて表現することができる。本明細書では、「半減期」は、これらのパラメータのいずれか2つ、または本質的にこれらのパラメータの3つ全てのような、これらのパラメータのいずれか1つにおける減少を指す。 As will also be appreciated by those skilled in the art (see, for example, pages 6 and 7 of WO 04/003019 and further references cited therein), half-life can be expressed in terms of parameters such as t1/2-alpha, t1/2-beta and area under the curve (AUC). As used herein, "half-life" refers to the decrease in any one of these parameters, such as any two of these parameters, or essentially all three of these parameters.
「薬物動態」または「薬物動態学」という用語は、その技術的に認められた意味に従って使用され、体内における薬物の作用、例えば、薬物の作用の効果および持続時間、それらが体により吸収、分布、代謝、および除去される速度などの研究を意味する。 The term "pharmacokinetics" or "pharmacokinetics" is used according to its art-recognized meaning to mean the study of the action of drugs in the body, including the efficacy and duration of action of drugs and the rates at which they are absorbed, distributed, metabolized, and eliminated by the body.
本明細書で使用される「置換」または「置換された」または「変異」または「変異された」という用語は、ポリペプチドまたはポリヌクレオチド配列において1つまたはそれ以上のアミノ酸またはヌクレオチドを変更、欠失、または挿入し、その配列のバリアントを生成することを指す。 As used herein, the terms "substitution" or "substituted" or "mutation" or "mutated" refer to the alteration, deletion, or insertion of one or more amino acids or nucleotides in a polypeptide or polynucleotide sequence to produce a variant of that sequence.
本明細書で使用される「ランダム化」または「ランダム化された」または「多様化」または「多様化された」という用語は、ポリヌクレオチドまたはポリペプチド配列における少なくとも1つの置換、挿入または欠失を指す。 As used herein, the term "randomization" or "randomized" or "diversification" or "diversified" refers to at least one substitution, insertion or deletion in a polynucleotide or polypeptide sequence.
本明細書で使用される「バリアント」は、例えば、置換、挿入または欠失のような1つまたはそれ以上の修飾によって参照ポリペプチドまたは参照ポリヌクレオチドとは異なるポリペプチドまたはポリヌクレオチドを指す。 As used herein, "variant" refers to a polypeptide or polynucleotide that differs from a reference polypeptide or polynucleotide by one or more modifications, such as, for example, a substitution, insertion, or deletion.
「ライブラリ」という用語は、バリアントの集合を指す。ライブラリは、ポリペプチドまたはポリヌクレオチドのバリアントから構成される。 The term "library" refers to a collection of variants. A library is composed of variants of polypeptides or polynucleotides.
本明細書で使用される「Tencon」は、配列番号1に示される配列を有する合成フィブロネクチンIII型(FN3)ドメインを指し、米国特許出願公開第2010/0216708号に記載されている。 As used herein, "Tencon" refers to a synthetic fibronectin type III (FN3) domain having the sequence set forth in SEQ ID NO:1 and described in U.S. Patent Application Publication No. 2010/0216708.
「核酸分子」、「ヌクレオチド」または「核酸」と同義に参照される「ポリヌクレオチド」は、非修飾RNAもしくはDNA、または修飾RNAもしくはDNAであってもよい任意のポリリボヌクレオチドまたはポリデオキシリボヌクレオチドを指す。「ポリヌクレオチド」は、一本鎖および二本鎖のDNA、一本鎖および二本鎖の領域の混合であるDNA、一本鎖および二本鎖のRNA、一本鎖および二本鎖の領域の混合であるRNA、一本鎖または、より典型的には二本鎖もしくは一本鎖および二本鎖の領域の混合であってもよいDNAおよびRNAを含む混成分子を含むが、限定はされない。さらに、「ポリヌクレオチド」はRNAもしくはDNA、またはRNAとDNAの両方を含む三本鎖領域を参照する。また、ポリヌクレオチドという用語は、安定性もしくは他の理由のために、1つ以上の修飾塩基を含むDNAもしくはRNA、および修飾された骨格を持つDNAもしくはRNAも含む。「修飾」塩基は、例えば、トリチル化塩基および、イノシンのような通常は見られない塩基を含む。様々な修飾がDNAおよびRNAに対して行われる;よって、「ポリヌクレオチド」は、天然に一般に見出されるような、化学的、酵素的、もしくは代謝的に修飾された形のポリヌクレオチド、ならびにウイルスおよび細胞に特有なDNAおよびRNAの化学形態を包含する。「ポリヌクレオチド」はまた、しばしばオリゴヌクレオチドと呼ばれる比較的短い核酸の鎖も包含する。 "Polynucleotide", referred to interchangeably as "nucleic acid molecule", "nucleotide" or "nucleic acid", refers to any polyribonucleotide or polydeoxyribonucleotide, which may be unmodified RNA or DNA, or modified RNA or DNA. "Polynucleotide" includes, but is not limited to, single-stranded and double-stranded DNA, DNA that is a mixture of single-stranded and double-stranded regions, single-stranded and double-stranded RNA, RNA that is a mixture of single-stranded and double-stranded regions, and hybrid molecules containing DNA and RNA that may be single-stranded or, more typically, double-stranded or a mixture of single-stranded and double-stranded regions. Additionally, "polynucleotide" refers to triple-stranded regions that include RNA or DNA, or both RNA and DNA. The term polynucleotide also includes DNA or RNA that contain one or more modified bases for stability or other reasons, and DNA or RNA with modified backbones. "Modified" bases include, for example, tritylated bases and unusual bases such as inosine. A variety of modifications can be made to DNA and RNA; thus, "polynucleotide" includes chemically, enzymatically, or metabolically modified forms of polynucleotides as they are commonly found in nature, as well as the chemical forms of DNA and RNA that are characteristic of viruses and cells. "Polynucleotide" also includes relatively short strands of nucleic acid often called oligonucleotides.
「ベクター」は、セグメントの複製または発現をもたらすように別の核酸セグメントが作動可能に挿入されるプラスミド、ファージ、コスミド、またはウイルスのようなレプリコンである。 A "vector" is a replicon, such as a plasmid, phage, cosmid, or virus, into which another nucleic acid segment is operably inserted so as to bring about the replication or expression of the segment.
本明細書で使用される「宿主細胞」という用語は、任意のタイプの細胞、例えば、初代細胞、培養中の細胞、または細胞株由来の細胞であり得る。特定の実施形態では、「宿主細胞」という用語は、核酸分子でトランスフェクトされた細胞、およびそのような細胞の子孫または潜在的な子孫を指す。そのような細胞の子孫は、例えば、後の世代で起こりうる変異もしくは環境的な影響、または核酸分子の宿主細胞ゲノムへの組み込みために、核酸分子をトランスフェクトした親細胞と同一でなくともよい。「発現」および「産生」という用語は、本明細書では同義に用いられ、遺伝子産物の生合成を指す。これらの用語は、遺伝子のRNAへの転写を包含する。これらの用語はまた、RNAの1つまたはそれ以上のポリペプチドへの翻訳を包含し、さらに、全ての天然に存在する転写後および翻訳後修飾も包含する。抗体またはその抗原結合性フラグメントの発現または産生は、細胞の細胞質内、または細胞培養物の増殖培地のような細胞外環境内であってもよい。「実質的に同一」の意味は、その用語が使用される文脈に応じて異なり得る。重鎖および軽鎖ならびにそれらをコードする遺伝子の間に存在する可能性が高い天然の配列のバリエーションのために、本明細書に記載の抗体または抗原結合性フラグメントをコードするアミノ酸配列または遺伝子内に、固有の結合特性(例えば、特異性およびアフィニティー)にほとんど、またはまったく影響を与えない、ある程度のバリエーションが見出されることが予想される。そのような予想は、部分的には、遺伝暗号の縮重、ならびにコードされるタンパク質の性質を感知できるほどに変化させない保存的アミノ酸配列バリエーションの進化上の成功によるものである。 The term "host cell" as used herein can be any type of cell, e.g., a primary cell, a cell in culture, or a cell from a cell line. In certain embodiments, the term "host cell" refers to a cell transfected with a nucleic acid molecule, and the progeny or potential progeny of such a cell. The progeny of such a cell may not be identical to the parent cell transfected with the nucleic acid molecule, e.g., due to possible mutations or environmental influences in subsequent generations, or due to integration of the nucleic acid molecule into the host cell genome. The terms "expression" and "production" are used interchangeably herein and refer to the biosynthesis of a gene product. These terms include transcription of a gene into RNA. These terms also include translation of RNA into one or more polypeptides, and further include all naturally occurring post-transcriptional and post-translational modifications. Expression or production of an antibody or antigen-binding fragment thereof may be within the cytoplasm of a cell, or within an extracellular environment, such as the growth medium of a cell culture. The meaning of "substantially identical" may vary depending on the context in which the term is used. Due to natural sequence variation likely to exist among heavy and light chains and the genes encoding them, it is expected that some variation will be found within the amino acid sequences or genes encoding the antibodies or antigen-binding fragments described herein that has little or no effect on the inherent binding properties (e.g., specificity and affinity). Such an expectation is due, in part, to the degeneracy of the genetic code and the evolutionary success of conservative amino acid sequence variations that do not appreciably alter the properties of the encoded proteins.
開示されるFN3ドメインの概要
Tencon(配列番号1)は、ヒトテネイシンCからの15のFN3ドメインのコンセンサス配列から設計された、天然に存在しないフィブロネクチンIII型(FN3)ドメインである(Jacobsら、Protein Engineering,Design,and Selection、25:107~117頁、2012年;米国特許出願公開第2010/0216708号)。Tenconの結晶構造は、FN3ドメインに特徴的である7つのベータストランドをつなぐ6つの表面露出ループを示しており、ベータストランドはA、B、C、D、E、F、Gと呼ばれ、ループはAB、BC、CD、DE、EF、FGループと呼ばれる(BorkとDoolittle、Proc Natl Acad Science USA 89:8990~8992頁、1992年;米国特許第6673901号)。これらのループ、または各ループ内の選択された残基は、血清アルブミンに結合する新規分子を選択するために使用することができるフィブロネクチンIII型(FN3)ドメインのライブラリを構築するためにランダム化してもよい。表1は、Tencon(配列番号1)の各ループとベータストランドの位置および配列を示している。
Overview of Disclosed FN3 Domains Tencon (SEQ ID NO:1) is a non-naturally occurring fibronectin type III (FN3) domain designed from the consensus sequence of 15 FN3 domains from human tenascin-C (Jacobs et al., Protein Engineering, Design, and Selection, 25:107-117, 2012; U.S. Patent Application Publication No. 2010/0216708). The crystal structure of Tencon shows six surface-exposed loops connecting seven beta strands characteristic of FN3 domains, the beta strands designated A, B, C, D, E, F, G, and the loops designated AB, BC, CD, DE, EF, FG loops (Bork and Doolittle, Proc Natl Acad Science USA 89:8990-8992, 1992; U.S. Patent No. 6,673,901). These loops, or selected residues within each loop, may be randomized to construct libraries of fibronectin type III (FN3) domains that can be used to select novel molecules that bind serum albumin. Table 1 shows the location and sequence of each loop and beta strand of Tencon (SEQ ID NO:1).
したがって、Tencon配列に基づいて設計されるライブラリは、以下に記載されるライブラリTCL1またはTCL2のような、ランダム化されたFGループ、またはランダム化されたBCおよびFGループを有していてもよい。TenconのBCループは7アミノ酸長であり、よって、1、2、3、4、5、6、または7アミノ酸は、BCループで多様化され、Tencon配列に基づいて設計されるライブラリ内でランダム化される。TenconのFGループは7アミノ酸長であり、よって、1、2、3、4、5、6、または7アミノ酸は、FGループで多様化され、Tencon配列に基づいて設計されるライブラリ内でランダム化される。Tenconライブラリのループにおけるさらなる多様性は、ループにおける残基の挿入および/または欠失によって達成してもよい。例えば、FGおよび/またはBCループは、1~22アミノ酸延長してもよく、または1~3アミノ酸減らしてもよい。TenconのFGループは7アミノ酸長であるが、抗体重鎖の対応するループは4~28残基の範囲である。最大の多様性を提供するために、FGループは、抗体のCDR3の長さの範囲である4~28残基に対応するように、配列および長さが多様化される。例えば、FGループは、追加の1、2、3、4または5アミノ酸によりループを延長することによって、長さがさらに多様化される。 Thus, libraries designed based on Tencon sequences may have randomized FG loops, or randomized BC and FG loops, such as libraries TCL1 or TCL2 described below. The BC loop of Tencon is 7 amino acids long, and thus 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7 amino acids are diversified in the BC loop and randomized in libraries designed based on Tencon sequences. The FG loop of Tencon is 7 amino acids long, and thus 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7 amino acids are diversified in the FG loop and randomized in libraries designed based on Tencon sequences. Further diversity in the loops of the Tencon library may be achieved by insertion and/or deletion of residues in the loops. For example, the FG and/or BC loops may be extended by 1-22 amino acids or reduced by 1-3 amino acids. The Tencon FG loop is 7 amino acids long, while the corresponding loop in an antibody heavy chain ranges from 4 to 28 residues. To provide maximum diversity, the FG loop is diversified in sequence and length to correspond to the range of CDR3 lengths of antibodies, 4 to 28 residues. For example, the FG loop is further diversified in length by extending the loop with an additional 1, 2, 3, 4 or 5 amino acids.
Tencon配列に基づいて設計されるライブラリは、FN3ドメインの側面に形成され、2つまたはそれ以上のベータストランドと少なくとも1つのループを含むランダム化された代替的な表面も有しうる。そのような1つの代替的な表面は、CおよびFベータストランドとCDおよびFGループのアミノ酸によって形成される(C-CD-F-FG表面)。Tencon代替C-CD-F-FG表面に基づくライブラリ設計は、米国特許出願公開第2013/0226834号に記載されている。また、Tencon配列に基づいて設計されるライブラリは、残基位置11、14、17、37、46、73、または86(配列番号1に対応する残基番号)に置換を有し、改善された熱安定性を示すTenconバリアントのような、Tenconバリアントに基づいて設計されるライブラリも含む。例示的なTenconのバリアントは、米国特許出願公開第2011/0274623号に記載されており、配列番号1のTenconと比較した場合、置換E11R、L17A、N46VおよびE86Iを有するTencon27(配列番号4)を含む。 Libraries designed based on Tencon sequences may also have randomized alternative surfaces formed on the sides of the FN3 domain and including two or more beta strands and at least one loop. One such alternative surface is formed by amino acids of the C and F beta strands and the CD and FG loops (C-CD-F-FG surface). Library designs based on Tencon alternative C-CD-F-FG surfaces are described in US Patent Application Publication No. 2013/0226834. Libraries designed based on Tencon sequences also include libraries designed based on Tencon variants, such as Tencon variants with substitutions at residue positions 11, 14, 17, 37, 46, 73, or 86 (residue numbers corresponding to SEQ ID NO:1) that exhibit improved thermostability. Exemplary Tencon variants are described in U.S. Patent Application Publication No. 2011/0274623 and include Tencon27 (SEQ ID NO:4), which has substitutions E11R, L17A, N46V, and E86I when compared to the Tencon of SEQ ID NO:1.
Tenconおよび他のFN3配列ベースのライブラリは、ランダムまたは定義されたアミノ酸のセットを使用して、選択された残基位置でランダム化される。例えば、ランダムな置換を有するライブラリ中のバリアントは、20個全ての天然に存在するアミノ酸をコードするNNKコドンを使用して生成することができる。他の多様化スキームでは、DVKコドンを使用して、アミノ酸Ala、Trp、Tyr、Lys、Thr、Asn、Lys、Ser、Arg、Asp、Glu、Gly、およびCysをコード化することができる。あるいは、NNSコドンを使用して、20個全てのアミノ酸残基を生じさせ、同時に終止コドンの頻度を減らすことができる。多様化される位置に偏ったアミノ酸分布を有するFN3ドメインのライブラリは、例えばSlonomics(登録商標)テクノロジー(http:_//www_sloning_com)を使用して合成することができる。このテクノロジーは、何千もの遺伝子合成プロセスに十分な普遍的な構築ブロックとして機能する、あらかじめ作られた二本鎖トリプレットのライブラリを使用する。トリプレットのライブラリは、あらゆる所望のDNA分子を構築するのに必要な、全ての考えられる配列の組み合わせを示す。コドン指定は、よく知られているIUBコードによる。 Tencon and other FN3 sequence-based libraries are randomized at selected residue positions using a set of random or defined amino acids. For example, variants in libraries with random substitutions can be generated using the NNK codon, which codes for all 20 naturally occurring amino acids. In other diversification schemes, the DVK codon can be used to code for the amino acids Ala, Trp, Tyr, Lys, Thr, Asn, Lys, Ser, Arg, Asp, Glu, Gly, and Cys. Alternatively, the NNS codon can be used to generate all 20 amino acid residues and simultaneously reduce the frequency of stop codons. Libraries of FN3 domains with biased amino acid distributions at diversified positions can be synthesized, for example, using Slonomics® technology (http://www_sloning_com). This technology uses a library of premade double-stranded triplets that serve as universal building blocks sufficient for thousands of gene synthesis processes. The library of triplets represents all possible sequence combinations necessary to construct any desired DNA molecule. Codon designations are according to the well-known IUB code.
本明細書に記載のヒト血清アルブミンに結合または特異的に結合するFN3ドメインは、cisディスプレイを使用して、スカフォールドタンパク質をコードするDNAフラグメントを、RepAをコードするDNAフラグメントに連結させ、in vitro翻訳後に形成される、各タンパク質がそれをコードするDNAと安定して結合しているタンパク質-DNA複合体のプールを生成して(米国特許第7842476号;Odegripら、Proc Natl Acad Sci USA 101、2806~2810頁、2004年)、TenconライブラリのようなFN3ライブラリを作成し、そして、当技術分野で知られており、実施例に記載されている任意の方法によって、ヒト血清アルブミンへの特異的結合についてライブラリをアッセイことにより、単離することができる。使用できる例示的なよく知られた方法は、ELISA、サンドイッチイムノアッセイ、ならびに競合的および非競合的アッセイである(例えば、Ausubelら編、1994年、Current Protocols in Molecular Biology、Vol.1、John Wiley & Sons,Inc.、ニューヨークを参照)。ヒト血清アルブミンに特異的に結合する同定されたFN3ドメインは、所望の特性に従ってさらに特徴付けられる。
The FN3 domains that bind or specifically bind human serum albumin described herein can be isolated by using cis display to link a DNA fragment encoding a scaffold protein to a DNA fragment encoding RepA to generate a pool of protein-DNA complexes formed after in vitro translation in which each protein is stably associated with the DNA that encodes it (U.S. Pat. No. 7,842,476; Odegrip et al., Proc Natl
本明細書に記載のヒト血清アルブミンに特異的に結合するFN3ドメインは、ライブラリを生成するためのテンプレートとして任意のFN3ドメインを使用し、提供される方法を使用してヒト血清アルブミンに特異的に結合する分子についてライブラリをスクリーニングすることで生成される。使用できる例示的なFN3ドメインは、テネイシンCの3番目のFN3ドメイン(TN3)(配列番号81)、フィブコン(配列番号82)、およびフィブロネクチンの10番目のFN3ドメイン(FN10)(配列番号83)である。In vitroでライブラリを発現または翻訳するために、ライブラリをベクターにクローニングするか、またはライブラリの二本鎖cDNAカセットを合成するために、標準的なクローニングおよび発現技術が使用される。例えば、リボソームディスプレイ(HanesとPluckthun、Proc Natl Acad Sci USA、94、4937~4942頁、1997年)、mRNAディスプレイ(RobertsとSzostak、Proc Natl Acad Sci USA、94、12297~12302頁、1997年)、または他の無細胞系(米国特許第5643768号)を使用することができる。FN3ドメインバリアントのライブラリは、例えば、任意の適切なバクテリオファージの表面に提示される融合タンパク質として発現される。バクテリオファージの表面上に融合ポリペプチドを提示するための方法は、よく知られている(米国公開特許第2011/0118144号;国際公開第2009/085462号パンフレット;特許第6969108号;米国特許第6172197号;米国特許第5223409号;米国特許第6582915号;米国特許第6472147号)。 The FN3 domains that specifically bind human serum albumin described herein can be generated by using any FN3 domain as a template to generate a library and screening the library for molecules that specifically bind human serum albumin using the methods provided. Exemplary FN3 domains that can be used are the third FN3 domain of tenascin-C (TN3) (SEQ ID NO: 81), fibcon (SEQ ID NO: 82), and the tenth FN3 domain of fibronectin (FN10) (SEQ ID NO: 83). To express or translate the library in vitro, standard cloning and expression techniques are used to clone the library into a vector or to synthesize a double-stranded cDNA cassette of the library. For example, ribosome display (Hanes and Pluckthun, Proc Natl Acad Sci USA 94, 4937-4942, 1997), mRNA display (Roberts and Szostak, Proc Natl Acad Sci USA 94, 12297-12302, 1997), or other cell-free systems (U.S. Pat. No. 5,643,768) can be used. The library of FN3 domain variants is expressed, for example, as a fusion protein displayed on the surface of any suitable bacteriophage. Methods for displaying fusion polypeptides on the surface of bacteriophage are well known (U.S. Patent Publication No. 2011/0118144; WO 2009/085462; U.S. Patent No. 6,969,108; U.S. Patent No. 6,172,197; U.S. Patent No. 5,223,409; U.S. Patent No. 6,582,915; U.S. Patent No. 6,472,147).
本明細書に記載のいくつかの実施形態では、ヒト血清アルブミンに特異的に結合するFN3ドメインは、配列番号1のTencon配列または配列番号4のTencon27配列に基づき、場合により、配列番号1または配列番号4は、残基位置11、14、17、37、46、73、および/または86に置換を有する。 In some embodiments described herein, the FN3 domain that specifically binds human serum albumin is based on the Tencon sequence of SEQ ID NO:1 or the Tencon27 sequence of SEQ ID NO:4, optionally with substitutions at residue positions 11, 14, 17, 37, 46, 73, and/or 86 of SEQ ID NO:1 or SEQ ID NO:4.
本開示のヒト血清アルブミンに特異的に結合するFN3ドメインは、熱安定性ならびに熱フォールディングおよびアンフォールディングの可逆性を改善するような、それらの特性を改善するように修飾される。タンパク質および酵素の見かけの熱安定性を高めるため、極めて類似性の高い熱安定性配列との比較に基づく合理的設計、ジスルフィド架橋の安定化設計、アルファヘリックス傾向を増加させる変異、塩橋の改変、タンパク質の表面電荷の変化、定方向進化、およびコンセンサス配列の組成を含む、いくつかの方法が適用されている(LehmannとWyss、Curr Opin Biotechnol、12、371~375頁、2001年)。高い熱安定性は、発現されたタンパク質の収量を増加させ、溶解性または活性を改善し、免疫原性を低下させ、そして製造におけるコールドチェーンの必要性を最小化することができる。Tencon(配列番号1)の熱安定性を改善するために置換することができる残基は、残基位置11、14、17、37、46、73、または86であり、米国特許出願公開第2011/0274623号に記載されている。これらの残基に対応する置換は、本発明の分子を含むFN3ドメインに組み込むことができる。 The FN3 domains that specifically bind human serum albumin of the present disclosure are modified to improve their properties, such as improving thermal stability and reversibility of thermal folding and unfolding. To increase the apparent thermal stability of proteins and enzymes, several methods have been applied, including rational design based on comparison with highly similar thermostable sequences, stabilizing design of disulfide bridges, mutations that increase alpha-helical propensity, modification of salt bridges, alteration of the surface charge of the protein, directed evolution, and composition of consensus sequences (Lehmann and Wyss, Curr Opin Biotechnol, 12, 371-375, 2001). High thermal stability can increase the yield of expressed proteins, improve solubility or activity, reduce immunogenicity, and minimize the need for a cold chain in production. Residues that can be substituted to improve the thermal stability of Tencon (SEQ ID NO:1) are at residue positions 11, 14, 17, 37, 46, 73, or 86 and are described in U.S. Patent Application Publication No. 2011/0274623. Substitutions corresponding to these residues can be incorporated into the FN3 domain containing molecules of the invention.
タンパク質安定性およびタンパク質不安定性の測定は、タンパク質完全性の同一または異なる側面として見ることができる。タンパク質は、熱、紫外線もしくは電離放射線、溶液中の場合には周囲の浸透圧モル濃度およびpHの変化、小さな孔寸法での濾過によって与えられる機械的せん断力、紫外線放射、ガンマ線照射によるような電離放射線照射、化学的もしくは熱脱水、またはタンパク質構造の破壊を引き起こす可能性のあるその他の任意の作用もしくは力によって引き起こされる変性に対して感受性または「不安定」である。分子の安定性は、標準的な方法を使用して決定することができる。例えば、分子の安定性は、標準的な方法を用いて、分子の半分がアンフォールディングされるセ氏(℃)での温度である、熱融解(「Tm」)温度を測定することによって決定できる。典型的には、Tmが高いほど、分子はより安定である。熱に加えて、化学環境もまた、タンパク質が特有の三次元構造を維持する能力を変化させる。 Measurements of protein stability and protein instability can be viewed as the same or different aspects of protein integrity. Proteins are sensitive or "unstable" to denaturation caused by heat, ultraviolet or ionizing radiation, changes in the surrounding osmolarity and pH when in solution, mechanical shear forces imposed by filtration through small pore sizes, ultraviolet radiation, ionizing radiation such as by gamma irradiation, chemical or thermal dehydration, or any other action or force that can cause the destruction of protein structure. Molecular stability can be determined using standard methods. For example, molecular stability can be determined using standard methods by measuring the thermal melting (" Tm ") temperature, which is the temperature in degrees Celsius (°C) at which half of the molecule unfolds. Typically, the higher the Tm , the more stable the molecule. In addition to heat, the chemical environment also changes the ability of a protein to maintain a specific three-dimensional structure.
一実施形態において、本開示のヒト血清アルブミンに特異的に結合するFN3ドメインは、Tmの増加によって測定される改変前の同じドメインと比較して、少なくとも5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、もしくは95%、またはそれ以上の増加した安定性を示す。 In one embodiment, an FN3 domain that specifically binds human serum albumin of the present disclosure exhibits increased stability of at least 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, or 95% or more compared to the same domain prior to modification as measured by an increase in Tm.
化学変性も同様に、様々な方法によって測定することができる。化学的変性剤は、グアニジン塩酸塩、チオシアン酸グアニジニウム、尿素、アセトン、有機溶媒(DMF、ベンゼン、アセトニトリル)、塩(硫酸アンモニウム、臭化リチウム、塩化リチウム、臭化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウム);還元剤(例えば、ジチオスレイトール、ベータ-メルカプトエタノール、ジニトロチオベンゼン、および水素化ホウ素ナトリウムのような水素化物)、非イオン性およびイオン性界面活性剤、酸(例えば、塩酸(HCl)、酢酸(CH3COOH)、ハロゲン化酢酸)、疎水性分子(例えば、リン脂質)、および標的化変性剤を含む。変性の程度の定量化は、標的分子を結合する能力のような機能的特性の喪失、あるいは凝集傾向、これまで溶媒が到達できなかった残基の露出、またはジスルフィド結合の破壊もしくは形成のような物理化学的特性に依拠し得る。 Chemical denaturation can likewise be measured by a variety of methods. Chemical denaturants include guanidine hydrochloride, guanidinium thiocyanate, urea, acetone, organic solvents (DMF, benzene, acetonitrile), salts (ammonium sulfate, lithium bromide, lithium chloride, sodium bromide, calcium chloride, sodium chloride), reducing agents (e.g., hydrides such as dithiothreitol, beta-mercaptoethanol, dinitrothiobenzene, and sodium borohydride), non-ionic and ionic detergents, acids (e.g., hydrochloric acid (HCl), acetic acid (CH 3 COOH), acetic acid halides), hydrophobic molecules (e.g., phospholipids), and targeted denaturants. Quantification of the extent of denaturation can be based on loss of functional properties, such as the ability to bind target molecules, or on physicochemical properties, such as the tendency to aggregate, exposure of previously solvent inaccessible residues, or the breaking or formation of disulfide bonds.
本開示のFN3ドメインは、例えば、価数を増加させ、よって、標的分子結合のアビディティーを増加させる手段として、または2つもしくはそれ以上の異なる標的分子に同時に結合する二重もしくは多重特異性のスカフォールドを生成する手段として、単量体、二量体、または多量体として生成される。二量体および多量体は、例えば、アミノ酸リンカー、例えば、ポリグリシン、グリシンおよびセリン、またはアラニンおよびプロリンを含有するリンカーの含有によって、単一特異性、二重もしくは多特異性タンパク質スカフォールドを連結することによって生成される。例示的なリンカーは、(GS)2(配列番号71)、(GGGS)2(配列番号72)、(GGGGS)5(配列番号73)、(AP)2(配列番号74)、(AP)5(配列番号75)、(AP)10(配列番号76)、(AP)20(配列番号77)およびA(EAAAK)5AAA(配列番号78)を含む。二量体および多量体は、NからCの方向で互いに連結される。ポリペプチドを新規な連結融合ポリペプチドに接続するための天然に存在するペプチドリンカーおよび人工のペプチドリンカーの使用は、文献上よく知られている(Hallewellら、J Biol Chem 264、5260~5268頁、1989年;Alfthanら、Protein Eng.8、725~731頁、1995年;RobinsonとSauer、Biochemistry 35、109~116頁、1996年;米国特許第5856456号)。 The FN3 domains of the present disclosure can be generated as monomers, dimers, or multimers, for example, as a means of increasing the valency and thus the avidity of target molecule binding, or as a means of generating bi- or multi-specific scaffolds that bind two or more different target molecules simultaneously. Dimers and multimers can be generated, for example, by linking monospecific, bi- or multispecific protein scaffolds by including an amino acid linker, for example, a linker containing polyglycine, glycine and serine, or alanine and proline. Exemplary linkers include (GS) 2 (SEQ ID NO: 71), (GGGS) 2 (SEQ ID NO: 72), (GGGGS) 5 (SEQ ID NO: 73), (AP) 2 (SEQ ID NO: 74), (AP) 5 (SEQ ID NO: 75 ), (AP) 10 (SEQ ID NO: 76), (AP) 20 (SEQ ID NO: 77), and A(EAAAK) 5 AAA (SEQ ID NO: 78). The dimers and multimers are linked to each other in the N to C direction. The use of naturally occurring and artificial peptide linkers to connect polypeptides into novel ligated fusion polypeptides is well known in the literature (Hallewell et al., J Biol Chem 264, 5260-5268, 1989; Alfthan et al., Protein Eng. 8, 725-731, 1995; Robinson and Sauer, Biochemistry 35, 109-116, 1996; U.S. Pat. No. 5,856,456).
ヒト血清アルブミンバインダー
FN3ドメインは、約10kDaのその小さなサイズのために、腎濾過および分解によって循環から急速に除去される。特定の側面において、本開示は血清アルブミン、例えば、ヒト血清アルブミン(HSA)に特異的に結合して、FN3ドメインまたはアルブミン結合性FN3ドメインが会合もしくは連結される別の治療薬の半減期を延長するFN3ドメインを提供する。
Human serum albumin binders Due to their small size of about 10 kDa, FN3 domains are rapidly removed from the circulation by renal filtration and degradation. In certain aspects, the present disclosure provides FN3 domains that specifically bind to serum albumin, e.g., human serum albumin (HSA), to extend the half-life of the FN3 domain or another therapeutic agent to which the albumin-binding FN3 domain is associated or linked.
いくつかの実施形態では、ヒト血清アルブミン結合性FN3ドメインは、分子のN末端に連結された開始メチオニン(Met)を含む。 In some embodiments, the human serum albumin-binding FN3 domain comprises an initiator methionine (Met) linked to the N-terminus of the molecule.
いくつかの実施形態において、ヒト血清アルブミン結合性FN3ドメインは、FN3ドメインのC末端またはN末端に連結されたシステイン(Cys)を含む。 In some embodiments, the human serum albumin-binding FN3 domain comprises a cysteine (Cys) linked to the C-terminus or N-terminus of the FN3 domain.
N末端Metおよび/またはC末端Cysの追加は、発現および/または、PEG、Fc領域、別のFN3ドメインなどのような、別の半減期延長分子であってもよい他の分子へのコンジュゲーションを促進しうる。 The addition of an N-terminal Met and/or a C-terminal Cys may facilitate expression and/or conjugation to another molecule, which may be another half-life extending molecule, such as PEG, an Fc region, another FN3 domain, etc.
いくつかの実施形態では、FN3ドメインは、配列番号51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、または69のアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態では、FN3ドメイン(タンパク質)は単離されている。いくつかの実施形態では、FN3タンパク質は、配列番号51と比較して、少なくとも1つの置換を有する配列番号51を含む。いくつかの実施形態では、置換は、配列番号51の位置10に対応する残基においてである。いくつかの実施形態では、置換(変異)はA10Vである。いくつかの実施形態において、置換はA10からG、L、I、T、またはSである。いくつかの実施形態において、位置10における置換は、任意の天然に存在するアミノ酸である。 In some embodiments, the FN3 domain comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO:51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, or 69. In some embodiments, the FN3 domain (protein) is isolated. In some embodiments, the FN3 protein comprises SEQ ID NO:51 with at least one substitution compared to SEQ ID NO:51. In some embodiments, the substitution is at the residue corresponding to position 10 of SEQ ID NO:51. In some embodiments, the substitution (mutation) is A10V. In some embodiments, the substitution is A10 to G, L, I, T, or S. In some embodiments, the substitution at position 10 is any naturally occurring amino acid.
いくつかの実施形態では、FN3ドメインは、配列番号51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、もしくは69のアミノ酸配列に対して少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、もしくは99%同一であるか、または85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、もしくは99%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態では、FN3ドメインは、タンパク質が配列番号51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、もしくは69のアミノ酸配列の10位に対応する置換を有するという条件で、配列番号51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、もしくは69のアミノ酸配列に対して少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、もしくは99%同一であるか、または85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、もしくは99%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態では、置換はA10Vである。いくつかの実施形態では、置換は、A10G、A10L、A10I、A10T、またはA10Sである。いくつかの実施形態において、位置10における置換は、任意の天然に存在するアミノ酸である。 In some embodiments, the FN3 domain comprises an amino acid sequence that is at least 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% identical to, or is 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% identical to, the amino acid sequence of SEQ ID NO:51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, or 69. In some embodiments, the FN3 domain is selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, or 69, provided that the protein has a substitution corresponding to position 10 of the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, or 69. 68, or 69. In some embodiments, the substitution is A10V. In some embodiments, the substitution is A10G, A10L, A10I, A10T, or A10S. In some embodiments, the substitution at position 10 is any naturally occurring amino acid.
いくつかの実施形態では、単離されたFN3ドメインは、配列番号51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、または69のアミノ酸配列と比較した場合に1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13または14個の置換を有するアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態では、置換は、配列番号51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、または69の位置10に対応する位置においてである。 In some embodiments, the isolated FN3 domain comprises an amino acid sequence having 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or 14 substitutions compared to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, or 69. In some embodiments, the substitutions are at positions corresponding to position 10 of SEQ ID NO: 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, or 69.
いくつかの実施形態では、提供されるFN3ドメインは、配列番号1の残基位置6、11、22、25、26、52、53、61、88、または位置6、8、10、11、14、15、16、20、30、34、38、40、41、45、47、48、53、54、59、60、62、64、70、88、89、90、91、もしくは93に対応する少なくとも1つの残基位置、またはC末端にシステイン残基を含む。一連の位置がリストされているが、各位置は個別に選択することもできる。いくつかの実施形態では、システインは、位置6、位置53、または位置88に相当する位置にある。
In some embodiments, the provided FN3 domains include a cysteine residue at at least one residue position corresponding to residue positions 6, 11, 22, 25, 26, 52, 53, 61, 88, or
特定の実施形態では、本明細書に記載の単離されたFN3ドメインは、Cストランド、CDループ、Fストランド、およびFGループが、記載されたアルブミン結合性FN3ドメイン配列(すなわち、配列番号51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、もしくは69)または4つのコアFN3ドメイン配列のCストランド、CDループ、Fストランド、およびFGループ配列に対して少なくとも85%、90%、95%、97%、98%、もしくは99%同一である配列のいずれかからのCストランド、CDループ、Fストランド、およびFGループのそれぞれのセットで置換されている、配列番号51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、もしくは69に記載の配列を含んでいてもよい。 In certain embodiments, the isolated FN3 domains described herein have C strands, CD loops, F strands, and FG loops that are identical to those of the described albumin-binding FN3 domain sequences (i.e., SEQ ID NOs: 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, or 69) or the C strands, CD loops, F strands, and FG loops of the four core FN3 domain sequences. The sequence may include a sequence set forth in SEQ ID NO: 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, or 69, in which the C strand, CD loop, F strand, and FG loop are replaced with a respective set of C strand, CD loop, F strand, and FG loop from any of a sequence that is at least 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, or 99% identical to the sequence of the FG loop.
いくつかの実施形態では、単離されたアルブミン結合性FN3ドメインは、配列番号51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、または69に規定される配列を含む。 In some embodiments, the isolated albumin-binding FN3 domain comprises a sequence set forth in SEQ ID NO: 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, or 69.
いくつかの実施形態では、FN3ドメインは、A10V、N33A、A35S、W37A、P39A、G40A、I41A、G42A、W47A、R49A、K69A、W71A、H73A、A79S、S80A、P82A、I85A、またはR87Aの置換を有する配列番号51を含む。いくつかの実施形態では、FN3ドメインは、10、33、25、37、39、40、41、42、47、49、69、71、73、79、80、82、85、または87の位置に置換を有する配列番号51を含む。いくつかの実施形態において、FN3ドメインは、10の位置に置換を有する配列番号51を含む。いくつかの実施形態では、FN3ドメインは、10の位置に置換を有し、A10V、A10G、A10L、A10I、A10T、またはA10Sの追加の置換を有する配列番号51を含む。 In some embodiments, the FN3 domain comprises SEQ ID NO:51 with a substitution at position 10, 33, 25, 37, 39, 40, 41, 42, 47, 49, 69, 71, 73, 79, 80, 82, 85, or 87. In some embodiments, the FN3 domain comprises SEQ ID NO:51 with a substitution at position 10. In some embodiments, the FN3 domain comprises SEQ ID NO:51 with a substitution at position 10 and an additional substitution of A10V, A10G, A10L, A10I, A10T, or A10S.
いくつかの実施形態では、FN3ドメインは、配列番号51のアミノ酸配列に対して90%同一であるか、または配列番号51のアミノ酸配列と比較した場合に1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、もしくは14個の置換を有するアミノ酸配列を含む。 In some embodiments, the FN3 domain comprises an amino acid sequence that is 90% identical to the amino acid sequence of SEQ ID NO:51 or has 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, or 14 substitutions when compared to the amino acid sequence of SEQ ID NO:51.
いくつかの実施形態では、置換はアラニン置換である。いくつかの実施形態において、置換は、G、L、I、T、またはSである。いくつかの実施形態では、置換または変更は、任意の他の天然に存在するアミノ酸残基へのものである。「天然に存在するアミノ酸残基」は、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、スレオニン、トリプトファン、チロシン、またはバリンのような、20個のアミノ酸残基を指す。いくつかの実施形態では、W37またはW47は、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、またはメチオニンのような異なる疎水性残基で置換される。いくつかの実施形態では、W37またはW47は、フェニルアラニンまたはチロシンで置換される。 In some embodiments, the substitution is an alanine substitution. In some embodiments, the substitution is G, L, I, T, or S. In some embodiments, the substitution or change is to any other naturally occurring amino acid residue. "Naturally occurring amino acid residue" refers to the 20 amino acid residues, such as alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamic acid, glutamine, glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine, tryptophan, tyrosine, or valine. In some embodiments, W37 or W47 is substituted with a different hydrophobic residue, such as glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine, or methionine. In some embodiments, W37 or W47 is substituted with phenylalanine or tyrosine.
ヒト血清アルブミン結合性FN3ドメインの融合
いくつかの実施形態では、本開示は、血清アルブミン結合性FN3ドメインと少なくとも1つの追加の部分を含むコンジュゲートを提供する。追加の部分は、任意の診断、造影、または治療目的に有用でありうる。いくつかの実施形態において、追加の部分は、アンチセンスオリゴヌクレオチド、siRNA、miRNA、抗体、別のFN3ドメインなどである。他のFN3ドメインの例は、米国特許第8278419号、米国特許第9200059号、第10040842号、第8569227号、第9234029号、第9982253号、第9200273号、第9897612号、第10196446号、第8415291号、第8617894号、第9695228号、第9725497号、第9156887号、もしくは第10280200号において提供されるものを含むが、それらに限定はされず、その各々が参照により、その中に提供される特定のFN3ドメインを含め、全体として組み込まれ、または米国特許出願第15/629090号、第16/218990号、第15/637276号、第15/148312号、第15/611296号、第15/839915号、第15/840281号、第15/840303号、第62/914643号、第62/914654号、もしくは第62/914725号において提供されるものを含むが、それらに限定はされず、その各々が参照により、その中に提供される特定のFN3ドメインを含め、全体として組み込まれる。
Fusion of a human serum albumin-binding FN3 domain In some embodiments, the present disclosure provides a conjugate comprising a serum albumin-binding FN3 domain and at least one additional moiety. The additional moiety may be useful for any diagnostic, imaging, or therapeutic purpose. In some embodiments, the additional moiety is an antisense oligonucleotide, an siRNA, an miRNA, an antibody, another FN3 domain, etc. Other examples of FN3 domains include, but are not limited to, those provided in U.S. Pat. Nos. 8,278,419, 9,200,059, 10,040,842, 8,569,227, 9,234,029, 9,982,253, 9,200,273, 9,897,612, 10,196,446, 8,415,291, 8,617,894, 9,695,228, 9,725,497, 9,156,887, or 10,280,200, each of which is incorporated by reference in its entirety with reference to the specific FN3 domains provided therein. and incorporated in their entirety, including the specific FN3 domains provided therein, or those provided in U.S. Patent Application Nos. 15/629090, 16/218990, 15/637276, 15/148312, 15/611296, 15/839915, 15/840281, 15/840303, 62/914643, 62/914654, or 62/914725, each of which is incorporated by reference in its entirety, including the specific FN3 domains provided therein.
特定の実施形態において、記載のFN3ドメインに融合された部分の血清半減期は、FN3ドメインにコンジュゲートされていない場合における部分の血清半減期と比較して増加する。特定の実施形態において、FN3ドメイン融合物の血清半減期は、記載のFN3ドメインに融合していない場合における部分の血清半減期に比べて、少なくとも20、40、60、80、100、120、150、180、200、400、600、800、1000、1200、1500、1800、1900、2000、2500、または3000%長い。他の実施形態では、FN3ドメイン融合物の血清半減期は、記載のFN3ドメインに融合していない場合における部分の血清半減期よりも、少なくとも1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍、6倍、7倍、8倍、10倍、12倍、13倍、15倍、17倍、20倍、22倍、25倍、27倍、30倍、35倍、40倍、または50倍長い。いくつかの実施形態において、FN3ドメイン融合物の血清半減期は、カニクイザルにおいて、少なくとも2時間、2.5時間、3時間、4時間、5時間、6時間、7時間、8時間、9時間、10時間、15時間、20時間、25時間、30時間、35時間、または40時間である。 In certain embodiments, the serum half-life of the moiety fused to the described FN3 domain is increased compared to the serum half-life of the moiety when not conjugated to the FN3 domain. In certain embodiments, the serum half-life of the FN3 domain fusion is at least 20, 40, 60, 80, 100, 120, 150, 180, 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 1800, 1900, 2000, 2500, or 3000% longer than the serum half-life of the moiety when not fused to the described FN3 domain. In other embodiments, the serum half-life of the FN3 domain fusion is at least 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 13, 15, 17, 20, 22, 25, 27, 30, 35, 40, or 50 times longer than the serum half-life of the moiety when not fused to the FN3 domain described. In some embodiments, the serum half-life of the FN3 domain fusion is at least 2 hours, 2.5 hours, 3 hours, 4 hours, 5 hours, 6 hours, 7 hours, 8 hours, 9 hours, 10 hours, 15 hours, 20 hours, 25 hours, 30 hours, 35 hours, or 40 hours in cynomolgus monkeys.
したがって、本明細書に記載のFN3ドメイン融合分子は、治療薬部分と記載のFN3ドメインとの間に融合を生じさせることにより、治療薬部分の半減期を増加させるのに有用である。そのような融合分子は、融合物に含まれる治療薬部分の生物学的活性に応答する状態を治療するために使用することができる。本開示は、以下のタンパク質または分子のいずれかの調節不全によって引き起こされる疾患における記載のFN3ドメイン融合分子の使用を想定している。 Thus, the FN3 domain fusion molecules described herein are useful for increasing the half-life of a therapeutic moiety by creating a fusion between the therapeutic moiety and the described FN3 domain. Such fusion molecules can be used to treat conditions that are responsive to the biological activity of the therapeutic moiety contained in the fusion. The present disclosure contemplates the use of the described FN3 domain fusion molecules in diseases caused by dysregulation of any of the following proteins or molecules:
異種部分
いくつかの実施形態では、記載のFN3ドメインは、小さな有機分子、核酸分子、またはタンパク質である第2の部分に融合される。いくつかの実施形態において、記載のFN3ドメインは、受容体、受容体リガンド、ウイルスコートタンパク質、免疫系タンパク質、ホルモン、酵素、抗原、または細胞シグナル伝達タンパク質を標的とする治療薬部分に融合される。融合物は、第2の部分を、記載のFN3ドメインのいずれかの末端、すなわち、FN3ドメイン-治療用分子または治療用分子-FN3ドメインの配置で結合させることによって形成することができる。
Heterologous Moieties In some embodiments, the described FN3 domains are fused to a second moiety that is a small organic molecule, a nucleic acid molecule, or a protein. In some embodiments, the described FN3 domains are fused to a therapeutic moiety that targets a receptor, a receptor ligand, a viral coat protein, an immune system protein, a hormone, an enzyme, an antigen, or a cell signaling protein. The fusion can be formed by attaching a second moiety to either end of the described FN3 domain, i.e., in the following configuration: FN3 domain-therapeutic molecule or therapeutic molecule-FN3 domain.
他の例示的な実施形態では、記載のFN3ドメインは、1つまたはそれ以上の追加のFN3ドメインに融合される。例えば、記載のFN3ドメインは、1つ、2つ、3つ、4つ、またはそれ以上の追加のFN3ドメインに融合される。追加のFN3ドメインは、血清アルブミン以外の同一または異なる標的に結合してもよい。FN3ドメインの例は、本明細書に提供され、参照により組み込まれる。 In other exemplary embodiments, the described FN3 domains are fused to one or more additional FN3 domains. For example, the described FN3 domains are fused to one, two, three, four, or more additional FN3 domains. The additional FN3 domains may bind to the same or different targets other than serum albumin. Examples of FN3 domains are provided herein and incorporated by reference.
いくつかの実施形態において、記載のFN3ドメインは、別の分子に連結される。いくつかの実施形態では、別の分子は、薬物または治療薬、タンパク質、抗体、ポリマー、毒素である。いくつかの実施形態では、別の分子は、ヒトアルブミン以外の分子に結合するFN3ドメインである。いくつかの実施形態では、他のFN3ドメインは、CD71に結合する。いくつかの実施形態では、記載のFN3ドメインは、別の分子に直接連結される。いくつかの実施形態では、記載のFN3ドメインは、リンカーを介して別の分子に連結される。いくつかの実施形態では、リンカーは、ペプチドリンカーである。いくつかの実施形態では、ペプチドリンカーは、(GS)2(配列番号71)、(GGGS)2(配列番号72)、(GGGS)5(配列番号73)、(AP)2(配列番号74)、(AP)5(配列番号75)、(AP)10(配列番号76)、(AP)20(配列番号77)およびA(EAAAK)5AAA(配列番号78)の配列を含む。 In some embodiments, the described FN3 domain is linked to another molecule. In some embodiments, the other molecule is a drug or therapeutic agent, a protein, an antibody, a polymer, a toxin. In some embodiments, the other molecule is an FN3 domain that binds to a molecule other than human albumin. In some embodiments, the other FN3 domain binds to CD71. In some embodiments, the described FN3 domain is linked directly to another molecule. In some embodiments, the described FN3 domain is linked to another molecule via a linker. In some embodiments, the linker is a peptide linker. In some embodiments, the peptide linker comprises the sequence of (GS) 2 (SEQ ID NO:71), (GGGS) 2 (SEQ ID NO:72), (GGGS)5 (SEQ ID NO:73), (AP) 2 (SEQ ID NO:74), (AP) 5 (SEQ ID NO:75), (AP) 10 (SEQ ID NO: 76 ), (AP) 20 (SEQ ID NO:77), and A(EAAAK) 5AAA (SEQ ID NO:78).
特定の実施形態において、本出願は、式:FN3-X-YまたはY-X FN3によって表されるFN3-Y融合物を提供し、ここで、FN3は本明細書に記載されるFN3ドメイン(任意のN末端および/またはC末端の延長を含む)であり、Xはポリペプチドリンカー(適切なリンカーは、例えば、配列番号71~78のいずれか1つを含む)であり、Yは本明細書に記載の治療薬部分である。 In certain embodiments, the present application provides an FN3-Y fusion represented by the formula: FN3-X-Y or Y-X FN3, where FN3 is an FN3 domain described herein (including any N-terminal and/or C-terminal extensions), X is a polypeptide linker (suitable linkers include, for example, any one of SEQ ID NOs:71-78), and Y is a therapeutic agent moiety described herein.
特定の実施形態では、本出願は、式:FN3-Xi-Cys-X2-YまたはY-Xi-Cys-X2-FN3によって表されるFN3-Y融合物を提供し、ここで、FN3は本明細書に記載されるFN3ドメイン(任意のN末端および/またはC末端の延長を含む)であり、Xiは任意のポリペプチドリンカー(適切なリンカーは、例えば、配列番号71~78のいずれか1つを含む)であり、Cysはシステイン残基であり、X2は化学的に誘導されたスペーサーであり、Yは本明細書に記載の治療薬部分である。例示的な実施形態では、化学的に誘導されたスペーサーは、本明細書においてさらに説明されるように、マイケル付加によって、治療薬部分を記載のFN3ドメインのC末端Cysにコンジュゲートするために、または記載のFN3ドメインを治療薬部分のC末端Cysにコンジュゲートするために使用可能なマレイミド部分を含む。他の側面において、記載のFN3ドメインは、2つまたはそれ以上の治療薬部分に結合していてもよい。例えば、2つの部分は、例えば、X-Y-FN3、X-FN3-Y、またはFN3-X-Yのように、融合配列のN末端からC末端に向けて、様々な配置で記載のFN3ドメインに結合することができ、ここで、XおよびYは2つの異なる治療薬部分を表す。2つの異なる治療薬部分は、本明細書に開示される部分のいずれかから選択される。 In certain embodiments, the application provides FN3-Y fusions represented by the formula: FN3-Xi-Cys-X 2 -Y or Y-Xi-Cys-X 2 -FN3, where FN3 is an FN3 domain as described herein (including any N-terminal and/or C-terminal extension), Xi is any polypeptide linker (suitable linkers include, for example, any one of SEQ ID NOs:71-78), Cys is a cysteine residue, X 2 is a chemically derived spacer, and Y is a therapeutic drug moiety as described herein. In an exemplary embodiment, the chemically derived spacer comprises a maleimide moiety that can be used to conjugate a therapeutic drug moiety to the C-terminal Cys of the described FN3 domain or to conjugate a described FN3 domain to the C-terminal Cys of a therapeutic drug moiety by Michael addition, as further described herein. In other aspects, the described FN3 domains may be linked to two or more therapeutic drug moieties. For example, the two moieties can be attached to the described FN3 domain in various configurations from the N-terminus to the C-terminus of the fusion sequence, e.g., X-Y-FN3, X-FN3-Y, or FN3-X-Y, where X and Y represent two different therapeutic therapeutic moieties, selected from any of the moieties disclosed herein.
特定の実施形態では、二重特異性FN3分子は、第1のFN3ドメインと第2のFN3ドメインを含み、第1のFN3ドメインは、本明細書に記載の血清アルブミン結合性FN3ドメインを含み、第2のFN3ドメインは、ヒト血清アルブミン以外の標的タンパク質に結合する。 In certain embodiments, the bispecific FN3 molecule comprises a first FN3 domain and a second FN3 domain, the first FN3 domain comprises a serum albumin-binding FN3 domain described herein, and the second FN3 domain binds to a target protein other than human serum albumin.
結合性ポリペプチドの脱免疫化
血清アルブミンバインダーおよびそれらの融合物のアミノ酸配列は、1つまたはそれ以上のB細胞またはT細胞エピトープを除去するように変更することができる。本明細書に記載のFN3ドメイン融合物を含むタンパク質は、所定の種に対して非免疫原性、または免疫原性が低いものにするために、脱免疫化することができる。脱免疫化は、タンパク質の構造変化によって達成できる。当業者に知られている任意の脱免疫化技術を使用することができるが、例えば、その開示の全体が本明細書に組み込まれる国際公開第00/34317号パンフレットを参照されたい。
Deimmunization of binding polypeptides The amino acid sequence of serum albumin binders and their fusions can be altered to remove one or more B-cell or T-cell epitopes. Proteins comprising the FN3 domain fusions described herein can be deimmunized to render them non-immunogenic or less immunogenic to a given species. Deimmunization can be achieved by structural changes to the protein. Any deimmunization technique known to those skilled in the art can be used, see, for example, WO 00/34317, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety.
一実施形態では、血清アルブミンバインダーおよびそれらの融合物の配列は、MHCクラスII結合モチーフの存在について分析することができる。例えば、ワールドワイドウェブのsitewehil.wehi.edu.auで「モチーフ」データベースを検索するなどして、MHC結合モチーフのデータベースと比較を行うことができる。あるいは、MHCクラスII結合ペプチドは、Altuviaら(J.Mol.Biol.249 244~250頁(1995年))によって考案されたもののような計算的なスレッディング法を用いて同定してもよく、それにより、ポリペプチドからの連続的な重複するペプチドが、MHCクラスIIタンパク質に対するそれらの結合エネルギーについて試験される。計算による結合予測アルゴリズムは、iTope(商標)、Tepitope、SYFPEITHI、EpiMatrix(EpiVax)、およびMHCpredを含む。MHCクラスII結合ペプチドの同定を支援するために、両親媒性モチーフおよびロスバードモチーフのような上手く提示されるペプチドに関連する関連配列の特徴、ならびにカテプシンBおよびその他のプロセッシング酵素の切断部位を検索することができる。 In one embodiment, the sequences of serum albumin binders and their fusions can be analyzed for the presence of MHC class II binding motifs. Comparisons can be made to databases of MHC binding motifs, for example by searching the "motif" database on the World Wide Web at sitewehil.wehi.edu.au. Alternatively, MHC class II binding peptides can be identified using computational threading methods such as those devised by Altuvia et al. (J. Mol. Biol. 249 244-250 (1995)), whereby consecutive overlapping peptides from a polypeptide are tested for their binding energy to MHC class II proteins. Computational binding prediction algorithms include iTope™, Tepitope, SYFPEITHI, EpiMatrix (EpiVax), and MHCpred. To aid in the identification of MHC class II binding peptides, one can search for relevant sequence features associated with well-presented peptides, such as amphipathic and Rothbard motifs, as well as cleavage sites for cathepsin B and other processing enzymes.
潜在的な(例えば、ヒト)T細胞エピトープを同定した後、これらのエピトープは、T細胞エピトープを除去するために必要とされる1つまたはそれ以上のアミノ酸の変更によって除去される。通常、これはT細胞エピトープ自体の中の1つまたはそれ以上のアミノ酸の変更を伴う。これは、タンパク質の一次構造の点でエピトープに隣接するアミノ酸、または一次構造では隣接していないが分子の二次構造では隣接しているアミノ酸を変更することを伴い得る。想定される通常の変更は、アミノ酸の置換であるが、特定の状況では、アミノ酸の追加または欠失が適切となる可能性がある。最終的な分子を組換え宿主からの発現によって、例えば、十分に確立された方法によって調製できるように、全ての変更を組換えDNA技術によって達成することができるが、タンパク質化学の使用、または分子改変の他の手段もまた使用することができる。 After identifying potential (e.g. human) T-cell epitopes, these epitopes are eliminated by alteration of one or more amino acids required to eliminate the T-cell epitope. Usually, this involves alteration of one or more amino acids in the T-cell epitope itself. This may involve altering amino acids adjacent to the epitope in terms of the primary structure of the protein, or amino acids that are not adjacent in the primary structure but are adjacent in the secondary structure of the molecule. The usual alterations envisaged are amino acid substitutions, although in certain circumstances addition or deletion of amino acids may be appropriate. All alterations can be achieved by recombinant DNA techniques so that the final molecule can be prepared by expression from a recombinant host, for example by well-established methods, although the use of protein chemistry, or other means of molecular modification, can also be used.
同定されたT細胞エピトープを除去した後、脱免疫化された配列を再度分析して、新たなT細胞エピトープが生じていないことを確認し、もし生じている場合には、そのエピトープを削除することができる。 After removal of identified T cell epitopes, the deimmunized sequence can be analyzed again to ensure that no new T cell epitopes have arisen, and if so, these epitopes can be deleted.
計算により同定された全てのT細胞エピトープを除去する必要があるわけではない。当業者は、特定のエピトープの「強さ」またはむしろ潜在的な免疫原性の重要性を理解するであろう。様々な計算方法により、潜在的なエピトープのスコアが生成される。当業者は、高いスコアのエピトープのみが除去される必要がありうることを認識するであろう。当業者はまた、潜在的なエピトープを除去することと、タンパク質の結合アフィニティーまたは他の生物学的活性を維持することとの間にバランスがあることも認識するであろう。したがって、1つの戦略は、記載のFN3ドメインまたはFN3ドメイン融合タンパク質に置換を順次導入し、次に標的結合または他の生物学的活性および免疫原性を試験することである。 It is not necessary to remove all T cell epitopes identified by computation. Those skilled in the art will understand the importance of the "strength" or rather potential immunogenicity of a particular epitope. Various computational methods generate a score of potential epitopes. Those skilled in the art will recognize that only high scoring epitopes may need to be removed. Those skilled in the art will also recognize that there is a balance between removing potential epitopes and maintaining the binding affinity or other biological activity of the protein. Thus, one strategy is to sequentially introduce substitutions into the described FN3 domain or FN3 domain fusion protein and then test for target binding or other biological activity and immunogenicity.
追加の修飾
特定の実施形態において、血清アルブミンバインダーおよびそれらの融合物は、翻訳後修飾をさらに含んでいてもよい。例示的な翻訳後タンパク質修飾は、リン酸化、アセチル化、メチル化、ADPリボシル化、ユビキチン化、グリコシル化、カルボニル化、SUMO化、ビオチン化、またはポリペプチド側鎖もしくは疎水性基の追加を含む。結果として、修飾された血清アルブミンバインダーおよびそれらの融合物は、脂質、多糖または単糖、およびリン酸塩のような非アミノ酸要素を含んでいてもよい。グリコシル化の好ましい形態は、1つまたはそれ以上のシアル酸部分をポリペプチドにコンジュゲートするシアル化である。シアル酸部分は、溶解性と血清半減期を改善すると同時に、タンパク質の免疫原性の可能性を低減する。例えば、Rajuら、Biochemistry、2001年7月31日;40(30):8868~76頁を参照。血清アルブミンバインダーまたはその融合物の機能性に対するそのような非アミノ酸要素の効果は、特定の血清アルブミン(例えば、HSAまたはRhSA)に結合するそれらの能力および/または融合物の文脈における特定の非FN3部分によって付与される機能的役割(例えば、グルコース取り込みに対するFGF21の効果)について試験される。
Additional Modifications In certain embodiments, serum albumin binders and their fusions may further comprise post-translational modifications. Exemplary post-translational protein modifications include phosphorylation, acetylation, methylation, ADP-ribosylation, ubiquitination, glycosylation, carbonylation, sumoylation, biotinylation, or the addition of polypeptide side chains or hydrophobic groups. As a result, modified serum albumin binders and their fusions may contain non-amino acid elements such as lipids, polysaccharides or monosaccharides, and phosphates. A preferred form of glycosylation is sialylation, which conjugates one or more sialic acid moieties to a polypeptide. Sialic acid moieties improve solubility and serum half-life while reducing the immunogenic potential of the protein. See, for example, Raju et al., Biochemistry, 2001 Jul. 31; 40(30):8868-76. The effect of such non-amino acid elements on the functionality of a serum albumin binder or its fusions is tested for their ability to bind to a particular serum albumin (e.g., HSA or RhSA) and/or the functional role conferred by a particular non-FN3 moiety in the context of the fusion (e.g., the effect of FGF21 on glucose uptake).
ベクター&ポリヌクレオチドの実施形態
本開示には、本明細書に記載されるタンパク質のいずれかをコードする核酸配列もまた含まれる。当業者に理解されるように、ほとんど全てのアミノ酸は、3番目の塩基の縮重のために、コード性ヌクレオチド配列において、2つ以上のトリプレットコドンによって表すことができる。さらに、マイナーな塩基対の変化は、コードされるアミノ酸配列の保存的置換をもたらしうるが、遺伝子産物の生物学的活性を実質的に変えるとは予想されない。したがって、本明細書に記載のタンパク質をコードする核酸配列は、配列がわずかに改変されていても、なおもそれぞれの遺伝子産物をコードすることができる。
Vector & Polynucleotide Embodiments The present disclosure also includes nucleic acid sequences that code for any of the proteins described herein. As will be understood by those skilled in the art, almost all amino acids can be represented by more than one triplet codon in the coding nucleotide sequence due to the degeneracy of the third base. Furthermore, minor base pair changes may result in conservative substitutions of the encoded amino acid sequence, but are not expected to substantially alter the biological activity of the gene product. Thus, the nucleic acid sequences that code for the proteins described herein can still code for the respective gene products even if the sequence is slightly modified.
本明細書に開示される様々なタンパク質またはポリペプチドのいずれかをコードする核酸は、化学的に合成することができる。細胞内における発現を改善するために、コドン使用頻度を選択してもよい。そのようなコドン使用頻度は、選択された細胞のタイプに依存するであろう。大腸菌およびその他の細菌、ならびに哺乳動物細胞、植物細胞、酵母細胞および昆虫細胞のために特化したコドン使用頻度パターンが開発されている。例えば、以下を参照されたい:Mayfieldら、Proc Natl Acad Sci USA.2003年、100(2):438~42頁;Sinclairら、Protein Expr Purif.2002年(1):96~105頁;Connell ND.Curr Opin Biotechnol.2001年(5):446~9頁;Makridesら、Microbiol Rev.1996年、60(3):512~38頁;およびSharpら、Yeast.1991年、7(7):657~78頁。 Nucleic acids encoding any of the various proteins or polypeptides disclosed herein can be chemically synthesized. Codon usage may be selected to improve expression in a cell. Such codon usage will depend on the type of cell selected. Specialized codon usage patterns have been developed for E. coli and other bacteria, as well as mammalian cells, plant cells, yeast cells and insect cells. See, for example, Mayfield et al., Proc Natl Acad Sci USA. 2003, 100(2):438-42; Sinclair et al., Protein Expr Purif. 2002(1):96-105; Connell ND. Curr Opin Biotechnol. 2001(5):446-9; Makrides et al., Microbiol Rev. 1996, 60(3):512-38; and Sharp et al., Yeast. 1991, 7(7):657-78.
核酸操作のための一般的な技術は、当業者の認識の範囲内であり、例えば、参照により本明細書に組み込まれるSambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual、第1~3巻、Cold Spring Harbour Laboratory Press、第2版、1989年、またはF.Ausubelら、Current Protocols in Molecular Biology(Green Publishing and Wiley-Interscience:ニューヨーク、1987年)および定期的な改訂版にも記載されている。タンパク質をコードするDNAは、哺乳動物、ウイルス、または昆虫の遺伝子に由来する適切な転写または翻訳調節エレメントに作動可能に連結される。そのような調節エレメントは、転写プロモーター、転写を制御するための任意選択的なオペレータ配列、適切なmRNAリボソーム結合部位をコードする配列、ならびに転写および翻訳の終結を制御する配列を含む。通常は複製起点によって付与される宿主中で複製する能力、および形質転換体の認識を容易にするための選択遺伝子が付加的に組み込まれる。適切な調節エレメントは、当技術分野でよく知られている。 General techniques for nucleic acid manipulation are within the purview of those skilled in the art and are described, for example, in Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Vols. 1-3, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2nd Edition, 1989, which are incorporated herein by reference, or F. Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology (Green Publishing and Wiley-Interscience: New York, 1987) and periodic revisions. The DNA encoding the protein is operably linked to suitable transcriptional or translational regulatory elements derived from mammalian, viral, or insect genes. Such regulatory elements include a transcriptional promoter, an optional operator sequence to control transcription, a sequence encoding suitable mRNA ribosome binding sites, and sequences that control the termination of transcription and translation. Additionally incorporated are the ability to replicate in a host, usually conferred by an origin of replication, and a selection gene to facilitate recognition of transformants. Suitable regulatory elements are well known in the art.
本明細書に記載のタンパク質および融合タンパク質は、異種ポリペプチドとの融合タンパク質として産生することができ、異種ポリペプチドは好ましくは、成熟タンパク質またはポリペプチドのN末端に特定の切断部位を有するシグナル配列または他のポリペプチドである。選択される異種シグナル配列は、好ましくは、宿主細胞によって認識およびプロセッシングされる(すなわち、シグナルペプチダーゼによって切断される)ものである。ネイティブのシグナル配列を認識およびプロセッシングしない原核生物宿主細胞の場合、シグナル配列は、例えば、アルカリホスファターゼ、ペニシリナーゼ、lpp、または熱安定性エンテロトキシンIIリーダーの群から選択される原核生物シグナル配列によって置換される。酵母分泌の場合、ネイティブのシグナル配列は、例えば、酵母インベルターゼリーダー、因子リーダー(サッカロミセス(Saccharomyces)およびクルイベロミセス(Kluyveromyces)アルファ因子リーダーを含む)、または酸性ホスファターゼリーダー、C.アルビカンス(C.albicans)グルコアミラーゼリーダー、または国際公開第90/13646号パンフレットに記載されているシグナルによって置換することができる。哺乳動物細胞の発現では、哺乳動のシグナル配列ならびにウイルスの分泌リーダー、例えば、単純ヘルペスgDシグナルが利用可能である。そのような前駆体領域のDNAは、タンパク質をコードするDNAに読み枠を合わせて連結される。 The proteins and fusion proteins described herein can be produced as fusion proteins with a heterologous polypeptide, preferably a signal sequence or other polypeptide with a specific cleavage site at the N-terminus of the mature protein or polypeptide. The heterologous signal sequence selected is preferably one that is recognized and processed by the host cell (i.e., cleaved by a signal peptidase). In the case of prokaryotic host cells that do not recognize and process the native signal sequence, the signal sequence is replaced by a prokaryotic signal sequence selected, for example, from the group of alkaline phosphatase, penicillinase, lpp, or heat-stable enterotoxin II leaders. In the case of yeast secretion, the native signal sequence can be, for example, the yeast invertase leader, factor leaders (including the Saccharomyces and Kluyveromyces alpha factor leaders), or the acid phosphatase leader, C. The C. albicans glucoamylase leader, or the signal described in WO 90/13646, can be substituted. For mammalian cell expression, mammalian signal sequences as well as viral secretory leaders, e.g., the herpes simplex gD signal, are available. The DNA of such precursor regions is ligated in frame to the DNA encoding the protein.
真核生物の宿主細胞(例えば、酵母、真菌、昆虫、植物、動物、ヒト、または他の多細胞生物からの有核細胞)で使用される発現ベクターは、転写の終結およびmRNAの安定化に必要な配列も含んでいるであろう。そのような配列は、真核生物またはウイルスのDNAまたはcDNAの5’、ときとして3’の非翻訳領域から一般的に利用可能である。これらの領域は、多価抗体をコードするmRNAの非翻訳部分に、ポリアデニル化フラグメントとして転写されたヌクレオチドセグメントを含んでいる。1つの有用な転写終結成分は、ウシ成長ホルモンのポリアデニル化領域である。国際公開第94/11026号パンフレットおよびそこに開示されている発現ベクターを参照されたい。 Expression vectors used in eukaryotic host cells (e.g., nucleated cells from yeast, fungi, insects, plants, animals, humans, or other multicellular organisms) will also contain sequences necessary for the termination of transcription and stabilization of the mRNA. Such sequences are commonly available from the 5', and sometimes 3', untranslated regions of eukaryotic or viral DNA or cDNA. These regions contain nucleotide segments transcribed as polyadenylated fragments in the untranslated portion of the mRNA encoding the multivalent antibody. One useful transcription termination component is the bovine growth hormone polyadenylation region. See WO 94/11026 and the expression vectors disclosed therein.
組換えDNAはまた、タンパク質を精製するために有用でありうる任意のタイプのタンパク質タグ配列も含むことができる。タンパク質タグの例は、ヒスチジンタグ、FLAGタグ、mycタグ、HAタグ、またはGSTタグを含むが、これらに限定はされない。細菌、真菌、酵母、および哺乳動物の細胞宿主で使用するための適切なクローニングおよび発現ベクターは、Cloning Vectors:A Laboratory Manual(Elsevier、ニューヨーク、1985年)に見出すことができ、その関連する開示は参照により本明細書に組み込まれる。 The recombinant DNA can also include any type of protein tag sequence that may be useful for purifying the protein. Examples of protein tags include, but are not limited to, histidine tags, FLAG tags, myc tags, HA tags, or GST tags. Suitable cloning and expression vectors for use in bacterial, fungal, yeast, and mammalian cell hosts can be found in Cloning Vectors: A Laboratory Manual (Elsevier, New York, 1985), the relevant disclosures of which are incorporated herein by reference.
当業者には明らかであるように、発現コンストラクトは、宿主細胞に適切な方法を使用して宿主細胞中に導入される。エレクトロポレーション;塩化カルシウム、塩化ルビジウム、リン酸カルシウム、DEAE-デキストラン、または他の物質を使用したトランスフェクション;微粒子銃;リポフェクション;および感染(ベクターが感染性因子である場合)を含むが、これらに限定されない、宿主細胞に核酸を導入するための様々な方法が当技術分野で知られている。 As will be apparent to one of skill in the art, the expression construct is introduced into the host cell using a method appropriate to the host cell. A variety of methods are known in the art for introducing nucleic acids into a host cell, including, but not limited to, electroporation; transfection using calcium chloride, rubidium chloride, calcium phosphate, DEAE-dextran, or other substances; particle bombardment; lipofection; and infection (where the vector is an infectious agent).
適切な宿主細胞は、原核生物、酵母、哺乳動物細胞、または細菌細胞を含む。適切な細菌は、グラム陰性菌またはグラム陽性菌、例えば、大腸菌または枯草菌(Bacillus spp.)を含む。酵母、好ましくはS.セレビシエのようなサッカロミセス種の酵母もまた、ポリペプチドの産生に使用することができる。組換えタンパク質を発現させるために、様々な哺乳動物または昆虫細胞培養系を使用することもできる。昆虫細胞において異種タンパク質を産生するためのバキュロウイルス系は、LuckowとSummers(Bio/Technology、6:47、1988年)によってレビューされている。グリコシル化などのために脊椎動物細胞でタンパク質を産生することが望まれる場合もあり、培養(組織培養)における脊椎動物細胞の増殖が日常的な手順となっている。適切な哺乳動物宿主細胞株の例は、内皮細胞、COS-7サル腎臓細胞、CV-1、L細胞、C127、3T3、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)、ヒト胎児腎臓細胞、HeLa、293、293T、およびBHK細胞株を含む。多くの用途で、本明細書に記載されるタンパク質多量体の小さなサイズは、大腸菌を発現のための好ましい方法とするであろう。 Suitable host cells include prokaryotes, yeast, mammalian cells, or bacterial cells. Suitable bacteria include gram-negative or gram-positive bacteria, e.g., E. coli or Bacillus spp. Yeast, preferably yeasts of the Saccharomyces species such as S. cerevisiae, can also be used for the production of polypeptides. Various mammalian or insect cell culture systems can also be used to express recombinant proteins. Baculovirus systems for the production of heterologous proteins in insect cells are reviewed by Luckow and Summers (Bio/Technology, 6:47, 1988). It may also be desirable to produce proteins in vertebrate cells for glycosylation, etc., and growth of vertebrate cells in culture (tissue culture) has become a routine procedure. Examples of suitable mammalian host cell lines include endothelial cells, COS-7 monkey kidney cells, CV-1, L cells, C127, 3T3, Chinese hamster ovary (CHO), human embryonic kidney cells, HeLa, 293, 293T, and BHK cell lines. For many applications, the small size of the protein multimers described herein will make E. coli the preferred method for expression.
タンパク質の産生
宿主細胞は、タンパク質生産のために本明細書に記載の発現またはクローニングベクターによって形質転換され、プロモーターの誘導、形質転換体の選択、または所望の配列をコードする遺伝子の増幅のために適切に改変された従来の栄養培地で培養される。
Protein Production Host cells are transformed with the expression or cloning vectors described herein for protein production and cultured in conventional nutrient media modified as appropriate for inducing promoters, selecting transformants, or amplifying the genes encoding the desired sequences.
本発明のタンパク質を産生するために使用される宿主細胞は、様々な培地中で培養される。宿主細胞の培養には、Ham’s F10(Sigma)、Minimal Essential Medium((MEM)、Sigma)、RPMI-1640(Sigma)、Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium((DMEM)、Sigma)のような市販の培地が適している。さらに、Hamら、Meth.S.A.Enz.58:44(1979年)、Barnesら、Anal.Biochem.102:255(1980年)、米国特許第4767704号;第4657866号;第4927762号;第4560655号;もしくは第5122469号;国際公開第90/03430号パンフレット;国際公開第87/00195号パンフレット;または米国再発行特許第30985号に記載された培地のいずれかを宿主細胞に対する培養培地として使用することができる。これらの培地のいずれにも、必要に応じて、ホルモンおよび/または他の成長因子(インスリン、トランスフェリン、上皮成長因子など)、塩(塩化ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、リン酸塩など)、バッファー(HEPESなど)、ヌクレオチド(アデノシン、チミジンなど)、抗生物質(GENTAMYCIN(商標)薬など)、微量元素(通常、マイクロモル領域の最終濃度で存在する無機化合物と定義される)、およびグルコースまたは同等なエネルギー源を補充することができる。他の必要なサプリメントもまた、当業者に知られているであろう適切な濃度で含めることができる。温度、pHなどのような培養条件は、発現のために選択された宿主細胞で以前に使用されたものであり、当業者には明らかであろう。 The host cells used to produce the proteins of the present invention are cultured in a variety of media. Commercially available media such as Ham's F10 (Sigma), Minimal Essential Medium ((MEM), Sigma), RPMI-1640 (Sigma), and Dulbecco's Modified Eagle's Medium ((DMEM), Sigma) are suitable for culturing the host cells. In addition, the methods described in Ham et al., Meth. S. A. Enz. 58:44 (1979), Barnes et al., Anal. Biochem. 102:255 (1980), U.S. Patent No. 4,767,704; 4,657,866; 4,927,762; 4,560,655; or 5,122,469; International Publication No. WO 90/03430; International Publication No. WO 87/00195; or U.S. Patent Reissue No. 30,985 can be used as the culture medium for host cells. Any of these media can be supplemented with hormones and/or other growth factors (such as insulin, transferrin, epidermal growth factor), salts (such as sodium chloride, calcium, magnesium, phosphate), buffers (such as HEPES), nucleotides (such as adenosine, thymidine), antibiotics (such as GENTAMYCIN (trademark) drug), trace elements (usually defined as inorganic compounds present at final concentrations in the micromolar range), and glucose or equivalent energy source, if necessary. Other necessary supplements can also be included at appropriate concentrations that will be known to those skilled in the art. Culture conditions such as temperature, pH, etc. will be those previously used with the host cell selected for expression and will be apparent to one of skill in the art.
本明細書に開示されるタンパク質はまた、細胞翻訳系を用いて産生させることもできる。そのような目的のためには、タンパク質をコードする核酸は、in vitro転写がmRNAを生成することを可能にし、利用される特定の無細胞系におけるmRNAの無細胞翻訳を可能にするように改変されなければならない。例示的な真核生物の無細胞翻訳系は、例えば、哺乳動物または酵母の無細胞翻訳系を含み、例示的な原核生物の無細胞翻訳系は、例えば、細菌の無細胞翻訳系を含む。 The proteins disclosed herein can also be produced using cellular translation systems. For such purposes, the nucleic acid encoding the protein must be modified to allow in vitro transcription to generate mRNA and to allow cell-free translation of the mRNA in the particular cell-free system being utilized. Exemplary eukaryotic cell-free translation systems include, for example, mammalian or yeast cell-free translation systems, and exemplary prokaryotic cell-free translation systems include, for example, bacterial cell-free translation systems.
本明細書に開示されるタンパク質はまた、化学合成によって(例えば、Solid Phase Peptide Synthesis、第2版、1984年、The Pierce Chemical Co.、イリノイ州ロックフォードに記載の方法によって)生成することもできる。タンパク質への修飾は、化学合成によっても生成できる。 The proteins disclosed herein can also be produced by chemical synthesis (e.g., by the methods described in Solid Phase Peptide Synthesis, 2nd Ed., 1984, The Pierce Chemical Co., Rockford, Ill.). Modifications to the proteins can also be produced by chemical synthesis.
本明細書に開示されるタンパク質は、タンパク質化学の分野で一般的に知られているタンパク質の単離/精製方法によって精製することができる。非限定的な例は、抽出、再結晶化、塩析(例えば、硫酸アンモニウムまたは硫酸ナトリウムによる)、遠心分離、透析、限外濾過、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィー、順相クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、ゲル濾過、ゲル透過クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、電気泳動、向流分布、またはこれらの任意の組み合わせを含む。精製後、タンパク質は、濾過および透析を含むがこれらに限定されない、当技術分野で知られている様々な方法のいずれかによって、異なるバッファー中に交換および/または濃縮することができる。 The proteins disclosed herein can be purified by protein isolation/purification methods commonly known in the art of protein chemistry. Non-limiting examples include extraction, recrystallization, salting out (e.g., with ammonium sulfate or sodium sulfate), centrifugation, dialysis, ultrafiltration, adsorption chromatography, ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, normal phase chromatography, reverse phase chromatography, gel filtration, gel permeation chromatography, affinity chromatography, electrophoresis, countercurrent distribution, or any combination thereof. After purification, the protein can be exchanged and/or concentrated into a different buffer by any of a variety of methods known in the art, including, but not limited to, filtration and dialysis.
精製されたタンパク質は、好ましくは少なくとも85%の純度であり、より好ましくは少なくとも95%の純度であり、そして最も好ましくは少なくとも98%の純度である。純度の正確な数値に関係なく、タンパク質は医薬品として使用するのに十分な純度である。 A purified protein is preferably at least 85% pure, more preferably at least 95% pure, and most preferably at least 98% pure. Regardless of the exact numerical value of the purity, the protein is sufficiently pure for use as a pharmaceutical.
造影、診断および他の用途
本明細書で提供されるFN3ドメイン融合物は、記載のFN3ドメインに融合された異種分子のアイデンティティに基づいて、様々な疾患および障害を治療するために使用することができる。FN3ドメイン融合物の用途は、当技術分野の知識および本明細書に提供される情報に基づいて当業者によって決定される。様々なFN3ドメイン融合タンパク質の使用が、本明細書に詳細に記載されている。FN3ドメイン融合物は、ヒトおよび非ヒト生物の両方を含む、任意の哺乳動物の対象または患者に投与することができる。
Imaging, diagnosis and other uses The FN3 domain fusions provided herein can be used to treat various diseases and disorders based on the identity of the heterologous molecule fused to the described FN3 domain.The use of FN3 domain fusions can be determined by those skilled in the art based on the knowledge of the art and the information provided herein.The use of various FN3 domain fusion proteins is described in detail herein.The FN3 domain fusions can be administered to any mammalian subject or patient, including both human and non-human organisms.
本明細書に記載の血清アルブミンバインダーおよび融合分子は、検出可能に標識され、例えば、造影または診断用途のために、融合分子によって結合されるタンパク質を発現する細胞に接触させるために使用される。タンパク質を検出可能な部位にコンジュゲートさせるためには、Hunterら、Nature 144:945(1962年);Davidら、Biochemistry 13:1014(1974年);Painら、J.Immunol.Meth.40:219(1981年);およびNygren、J.Histochem.and Cytochem.30:407(1982年)を含む、当技術分野で公知の任意の方法を採用することができる。 The serum albumin binders and fusion molecules described herein are detectably labeled and used to contact cells expressing the protein bound by the fusion molecule, for example, for imaging or diagnostic applications. Any method known in the art can be employed to conjugate the protein to a detectable moiety, including those described by Hunter et al., Nature 144:945 (1962); David et al., Biochemistry 13:1014 (1974); Pain et al., J. Immunol. Meth. 40:219 (1981); and Nygren, J. Histochem. and Cytochem. 30:407 (1982).
特定の実施形態では、本明細書に記載される血清アルブミンバインダーおよび融合分子は、検出の可能な標識にさらに結合される(標識は、例えば、放射性同位元素、蛍光化合物、酵素または酵素補因子である)。標識は、鉄キレートの放射性重金属、ガドリニウムまたはマンガンの放射性キレート、酸素、窒素、鉄、炭素、またはガリウムのポジトロンエミッター、43K、52Fe、57Co、67Cu、67Ga、68Ga、123I、125I、13T、132I、または99Tcのような放射性物質であってもよい。そのような部分に結合した血清アルブミンバインダーまたは融合分子は、造影剤として使用することができ、ヒトのような哺乳動物における診断的使用に有効な量で投与され、その後、造影剤の局在化および蓄積が検出される。造影剤の局在化および蓄積は、ラジオシンチグラフィー、核磁気共鳴画像法、コンピューター断層撮影法または陽電子放出断層撮影法によって検出することができる。当業者には明らかなように、投与される放射性同位元素の量は、放射性同位元素に依存的である。当業者は、活性部分として使用される所与の放射性核種の比活性およびエネルギーに基づいて、投与される造影剤の量を容易に処方することができる。 In certain embodiments, the serum albumin binders and fusion molecules described herein are further conjugated to a detectable label (e.g., the label is a radioisotope, a fluorescent compound, an enzyme, or an enzyme cofactor). The label may be a radioactive heavy metal such as an iron chelate, a radioactive gadolinium or manganese chelate, a positron emitter of oxygen, nitrogen, iron, carbon , or gallium, 43K , 52Fe , 57Co , 67Cu, 67Ga , 68Ga , 123I , 125I , 13T , 132I , or 99Tc . The serum albumin binders or fusion molecules conjugated to such moieties can be used as imaging agents and are administered in an amount effective for diagnostic use in a mammal, such as a human, and the localization and accumulation of the imaging agent is then detected. The localization and accumulation of the contrast agent can be detected by radioscintigraphy, nuclear magnetic resonance imaging, computed tomography or positron emission tomography.As those skilled in the art will appreciate, the amount of radioisotope administered depends on the radioisotope.Those skilled in the art can easily formulate the amount of contrast agent administered based on the specific activity and energy of a given radionuclide used as active moiety.
血清アルブミンバインダーおよび融合分子はまた、アフィニティー精製剤としても有用である。このプロセスにおいて、タンパク質は、当技術分野で公知の方法を使用して、セファデックス樹脂または濾紙などの適切な支持体上に固定化される。タンパク質は、競合結合アッセイ、直接および間接サンドイッチアッセイ、および免疫沈降アッセイのような既知のアッセイ方法において使用できる(Zola、「Monoclonal Antibodies:A Manual of Techniques」、147~158頁(CRC Press,Inc.、1987年))。典型例 Serum albumin binders and fusion molecules are also useful as affinity purification agents. In this process, the protein is immobilized on a suitable support, such as Sephadex resin or filter paper, using methods known in the art. The protein can be used in known assay methods such as competitive binding assays, direct and indirect sandwich assays, and immunoprecipitation assays (Zola, Monoclonal Antibodies: A Manual of Techniques, pp. 147-158 (CRC Press, Inc., 1987)). Typical Examples
治療用製剤および投与様式
本発明は、記載のFN3ドメインに融合された治療薬部分を投与するための方法を提供し、ここで、治療薬部分の半減期は、記載のFN3ドメインに融合された場合に延長される。融合コンストラクトの投与のための技術および投薬量は、記載のFN3ドメインに融合された治療薬部分のタイプおよび治療される特定の状態に応じて変化するが、当業者は容易に決定することができる。一般に、規制当局は、治療薬として使用されるタンパク質試薬が、許容可能に低いレベルの発熱物質を含むように製剤化されることを要求する。したがって、治療用製剤は、実質的にパイロジェンを含まないか、または少なくとも適切な規制当局(例えば、FDA)によって決定された許容可能なレベル以下のパイロジェンを含むという点で、一般に他の製剤と区別されるであろう。特定の実施形態において、記載のFN3ドメインおよびそれらの融合分子の医薬製剤は、例えば、pH4.0~7.0で1~20mMのコハク酸、2~10%のソルビトール、および1~10%のグリシンを含む。例示的な実施形態では、記載のFN3ドメインおよびそれらの融合分子の医薬製剤は、例えば、pH6.0で10mMのコハク酸、8%のソルビトール、および5%のグリシンを含む。
Therapeutic Formulations and Modes of Administration The present invention provides methods for administering a therapeutic moiety fused to a described FN3 domain, where the half-life of the therapeutic moiety is extended when fused to a described FN3 domain. Techniques and dosages for administration of the fusion constructs will vary depending on the type of therapeutic moiety fused to a described FN3 domain and the particular condition being treated, but can be readily determined by one of skill in the art. Regulatory agencies generally require that protein reagents used as therapeutics be formulated to contain acceptably low levels of pyrogens. Thus, therapeutic formulations will generally be distinguished from other formulations in that they are substantially pyrogen-free, or at least contain no more than an acceptable level of pyrogens as determined by the appropriate regulatory agency (e.g., FDA). In certain embodiments, pharmaceutical formulations of the described FN3 domains and their fusion molecules include, for example, 1-20 mM succinic acid, 2-10% sorbitol, and 1-10% glycine at pH 4.0-7.0. In an exemplary embodiment, pharmaceutical formulations of the described FN3 domains and their fusion molecules include, for example, 10 mM succinic acid, 8% sorbitol, and 5% glycine at pH 6.0.
いくつかの実施形態において、記載のFN3ドメインおよびそれらの融合物は、哺乳動物、特にヒトにとって薬学的に許容可能である。「薬学的に許容される」ポリペプチドは、有意な医学的悪影響なしに動物に投与されるポリペプチドを指す。本明細書に開示される薬学的に許容されるFN3ドメインおよびその融合物の例は、インテグリン結合ドメイン(RGD)を欠いたFN3ドメイン、および本質的にエンドトキシンを含まない、またはエンドトキシンレベルが非常に低い組成物を含む。 In some embodiments, the described FN3 domains and fusions thereof are pharma- ceutically acceptable to mammals, particularly humans. A "pharma-ceutically acceptable" polypeptide refers to a polypeptide that may be administered to an animal without significant adverse medical effects. Examples of pharma-ceutically acceptable FN3 domains and fusions thereof disclosed herein include FN3 domains lacking the integrin binding domain (RGD) and compositions that are essentially endotoxin-free or have very low levels of endotoxin.
治療用組成物は、薬学的に許容される希釈剤、担体、または賦形剤とともに、単位剤形で投与することができる。非限定的な例として、投与は非経口(例えば、静脈内、皮下)、経口、または局所でありうる。組成物は、経口投与用のピル、錠剤、カプセル、液体、もしくは徐放性錠剤の形態;静脈内、皮下もしくは非経口投与用の液体;または、局所投与用のゲル、ローション、軟膏、クリーム、もしくはポリマーもしくは他の徐放性ビヒクルであってもよい。 Therapeutic compositions can be administered in unit dosage form with a pharma- ceutically acceptable diluent, carrier, or excipient. By way of non-limiting example, administration can be parenteral (e.g., intravenous, subcutaneous), oral, or topical. The composition can be in the form of a pill, tablet, capsule, liquid, or sustained release tablet for oral administration; a liquid for intravenous, subcutaneous, or parenteral administration; or a gel, lotion, ointment, cream, or polymeric or other sustained release vehicle for topical administration.
製剤を製造するための当技術分野でよく知られている方法は、例えば、「Remington:The Science and Practice of Pharmacy」(第20版、A.R.Gennaro AR.編、2000年、Lippincott Williams & Wilkins、ペンシルベニア州フィラデルフィア)に見出される。非経口投与用の製剤は、例えば、賦形剤、滅菌水、生理食塩水、ポリエチレングリコールのようなポリアルキレングリコール、植物由来の油、または硬化ナフタレンを含んでいてもよい。生体適合性、生分解性ラクチドポリマー、ラクチド/グリコリドコポリマー、またはポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンコポリマーを使用して、化合物の放出を制御することができる。ナノ粒子製剤(例えば、生分解性ナノ粒子、固体脂質ナノ粒子、リポソーム)を使用して、化合物の生体内分布を制御してもよい。他の潜在的に有用な非経口送達系は、エチレン酢酸ビニル共重合体粒子、浸透圧ポンプ、埋め込み型注入系、およびリポソームを含む。製剤中の化合物の濃度は、投与される薬物の投与量および投与経路を含む数多くの要因に応じて変化する。 Methods well known in the art for preparing formulations are found, for example, in "Remington: The Science and Practice of Pharmacy" (20th ed., A.R. Gennaro A.R., ed., 2000, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA). Formulations for parenteral administration may contain, for example, excipients, sterile water, saline, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, oils of vegetable origin, or hydrogenated naphthalenes. Biocompatible, biodegradable lactide polymers, lactide/glycolide copolymers, or polyoxyethylene-polyoxypropylene copolymers may be used to control the release of the compound. Nanoparticle formulations (e.g., biodegradable nanoparticles, solid lipid nanoparticles, liposomes) may be used to control the biodistribution of the compound. Other potentially useful parenteral delivery systems include ethylene-vinyl acetate copolymer particles, osmotic pumps, implantable infusion systems, and liposomes. The concentration of the compound in the formulation will vary depending on a number of factors, including the dose of drug administered and the route of administration.
ポリペプチドは、場合により、製薬業界で一般的に使用されている非毒性の酸付加塩または金属錯体のような薬学的に許容される塩として投与してもよい。酸付加塩の例は、酢酸、乳酸、パモ酸、マレイン酸、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸、コハク酸、安息香酸、パルミチン酸、スベリック酸、サリチル酸、酒石酸、メタンスルホン酸、トルエンスルホン酸、またはトリフルオロ酢酸などのような有機酸;タンニン酸、カルボキシメチルセルロースなどのような高分子酸;および塩酸、臭化水素酸、硫酸リン酸などのような無機酸を含む。金属錯体は、亜鉛、鉄などを含む。一例では、ポリペプチドは、熱安定性を高めるために酢酸ナトリウムの存在下で製剤化される。 The polypeptide may optionally be administered as a pharma- ceutically acceptable salt, such as a non-toxic acid addition salt or metal complex commonly used in the pharmaceutical industry. Examples of acid addition salts include organic acids such as acetic acid, lactic acid, pamoic acid, maleic acid, citric acid, malic acid, ascorbic acid, succinic acid, benzoic acid, palmitic acid, suberic acid, salicylic acid, tartaric acid, methanesulfonic acid, toluenesulfonic acid, or trifluoroacetic acid; polymeric acids such as tannic acid, carboxymethylcellulose; and inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and the like. Metal complexes include zinc, iron, and the like. In one example, the polypeptide is formulated in the presence of sodium acetate to enhance thermal stability.
経口使用のための製剤は、非毒性の薬学的に許容される賦形剤との混合物中に有効成分を含有する錠剤を含む。これらの賦形剤は、例えば、不活性な希釈剤または充填剤(例えば、スクロースおよびソルビトール)、潤滑剤、流動促進剤、および抗接着剤(例えば、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸、シリカ、水素化植物油、またはタルク)でありうる。 Formulations for oral use include tablets containing the active ingredient in a mixture with non-toxic pharma- ceutically acceptable excipients. These excipients may be, for example, inert diluents or fillers (e.g., sucrose and sorbitol), lubricants, glidants, and antiadherents (e.g., magnesium stearate, zinc stearate, stearic acid, silica, hydrogenated vegetable oils, or talc).
経口使用のための製剤はまた、チュアブル錠として、または有効成分が不活性固体希釈剤と混合されるハードゼラチンカプセルとして、または有効成分が水もしくは油性媒体と混合されるソフトゼラチンカプセルとしても提供されうる。 Formulations for oral use may also be presented as chewable tablets, or as hard gelatin capsules in which the active ingredient is mixed with an inert solid diluent, or as soft gelatin capsules in which the active ingredient is mixed with water or an oily medium.
治療上有効な用量とは、治療効果を生じる、それが投与される用量を指す。正確な用量は、治療される障害に依存し、既知の技術を使用して当業者によって確認される。一般に、FN3ドメイン融合物は、1日あたり約0.01μg/kgから約50mg/kg、好ましくは1日あたり0.01mg/kgから約30mg/kg、最も好ましくは1日あたり0.1mg/kgから約20mg/kgで投与される。ポリペプチドは、毎日(例えば、1日1回、2回、3回、もしくは4回)または、より少ない頻度(例えば、1日おきに1回、週に1回もしくは2回、または毎月)で与えられる。さらに、当技術分野で知られているように、年齢ならびに体重、一般的な健康状態、性別、食事、投与時間、薬物相互作用、および疾患の重症度についての調整が必要な場合があるが、当業者によるルーチン的な実験によって確かめられるであろう。 A therapeutically effective dose refers to the dose at which it is administered that produces a therapeutic effect. The exact dose depends on the disorder being treated and will be ascertained by one of skill in the art using known techniques. In general, the FN3 domain fusion is administered at about 0.01 μg/kg to about 50 mg/kg per day, preferably 0.01 mg/kg to about 30 mg/kg per day, and most preferably 0.1 mg/kg to about 20 mg/kg per day. The polypeptide may be given daily (e.g., once, twice, three times, or four times per day) or less frequently (e.g., once every other day, once or twice a week, or monthly). Additionally, as known in the art, adjustments for age and weight, general health, sex, diet, time of administration, drug interactions, and severity of disease may be necessary, but will be ascertained by routine experimentation by one of skill in the art.
ヒト血清アルブミンを検出するためのキット
本明細書で提供されるのは、生物学的試料中のヒト血清アルブミンを検出するためのキットである。これらのキットは、1つまたはそれ以上の本明細書に記載の血清アルブミン結合性FN3ドメイン、およびキットの使用説明書を含む。
Kits for detecting human serum albumin Provided herein are kits for detecting human serum albumin in a biological sample, comprising one or more of the serum albumin-binding FN3 domains described herein and instructions for use of the kit.
提供される血清アルブミン結合性FN3ドメインは、溶液中にあるか;凍結乾燥されているか;基質、担体、もしくはプレートに固定されているか;または検出可能に標識されたものであってもよい。 The serum albumin-binding FN3 domains provided may be in solution; lyophilized; immobilized on a substrate, carrier, or plate; or detectably labeled.
記載のキットはまた、本明細書に記載された方法を実行するために有用な追加の構成要素を含んでいてもよい。例として、キットは、対象から試料を取得するための手段、対照もしくは参照試料、例えば、ゆっくりと進行する癌を有する対象および/または癌を有さない対象からの試料、1つまたはそれ以上の試料コンパートメント、および/または本発明の方法および組織特異的な対照もしくは標準の性能を説明する教材を含んでいてもよい。 The described kits may also include additional components useful for carrying out the methods described herein. By way of example, the kits may include means for obtaining a sample from a subject, a control or reference sample, e.g., a sample from a subject with a slowly progressing cancer and/or a subject without cancer, one or more sample compartments, and/or educational materials describing the performance of the methods of the invention and tissue-specific controls or standards.
血清アルブミンのレベルを決定するための手段は、例えば、血清アルブミンのレベルを決定するためのアッセイで使用するためのバッファーまたは他の試薬をさらに含むことができる。説明書は、例えば、アッセイを実行するための印刷された説明書および/または血清アルブミンのレベルを評価するための説明書であり得る。 The means for determining the level of serum albumin can further include, for example, a buffer or other reagent for use in an assay to determine the level of serum albumin. The instructions can be, for example, printed instructions for performing an assay and/or instructions for assessing the level of serum albumin.
記載のキットは、対象から試料を単離するための手段も含みうる。これらの手段は、対象から流体または組織を取得するために使用することができる機器または試薬の1つまたはそれ以上のアイテムを含むことができる。対象から試料を取得するための手段はまた、血液試料から血清のような血液成分を単離するための手段を含んでいてもよい。好ましくは、キットは、ヒト対象で使用するように設計されている。 The described kits may also include means for isolating a sample from a subject. These means may include one or more items of equipment or reagents that can be used to obtain fluid or tissue from a subject. The means for obtaining a sample from a subject may also include means for isolating a blood component, such as serum, from a blood sample. Preferably, the kit is designed for use with human subjects.
本明細書に記載の実施形態は、生物学的試料中のヒト血清アルブミンの存在を検出する方法であって、生物学的試料を本明細書に記載のアルブミン結合性FN3ドメインと接触させること、およびタンパク質に対する生物学的試料の結合を評価することを含む方法に向けられている。 Embodiments described herein are directed to a method of detecting the presence of human serum albumin in a biological sample, comprising contacting the biological sample with an albumin-binding FN3 domain described herein and assessing binding of the biological sample to the protein.
本明細書に記載の実施形態は、ヒト対象における標的分子の半減期を延長する方法であって、本明細書に記載の血清アルブミン結合性FN3ドメインを標的分子に結合させることを含み、それによりヒト対象における標的分子の半減期を延長する方法に向けられている。いくつかの実施形態では、本方法は、コンジュゲートされた分子をヒトに投与することをさらに含む。いくつかの実施形態では、標的分子は、薬物、抗体、ヒト血清アルブミン以外の分子に結合するFN3ドメイン、または毒素である。いくつかの実施形態では、コンジュゲーションはペプチドリンカーである。いくつかの実施形態では、ペプチドリンカーは、(GS)2(配列番号71)、(GGGS)2(配列番号72)、(GGGS)5(配列番号73)、(AP)2(配列番号74)、(AP)5(配列番号75)、(AP)10(配列番号76)、(AP)20(配列番号77)およびA(EAAAK)5AAA(配列番号78)の配列を含む。 The embodiments described herein are directed to a method of extending the half-life of a target molecule in a human subject, comprising binding a serum albumin-binding FN3 domain described herein to the target molecule, thereby extending the half-life of the target molecule in a human subject. In some embodiments, the method further comprises administering the conjugated molecule to a human. In some embodiments, the target molecule is a drug, an antibody, an FN3 domain that binds to a molecule other than human serum albumin, or a toxin. In some embodiments, the conjugation is a peptide linker. In some embodiments, the peptide linker comprises the sequence of (GS) 2 (SEQ ID NO:71), (GGGS)2 (SEQ ID NO:72), (GGGS) 5 (SEQ ID NO:73), (AP) 2 (SEQ ID NO:74), (AP) 5 (SEQ ID NO:75), (AP) 10 (SEQ ID NO:76), (AP) 20 (SEQ ID NO:77) , and A(EAAAK) 5AAA (SEQ ID NO:78).
以下の実施例は、以前の開示を補足し、本明細書に記載されている主題のより良い理解を提供するために提供されている。これらの実施例は、説明されている主題を制限するものと見なされるべきではない。本明細書に記載の実施例および実施形態は、例示のみを目的としており、それに照らした様々な修正または変更が当業者には明らかであって、本発明の真の範囲内に含まれるものであり、それから逸脱することなく行うことができることが理解される。 The following examples are provided to supplement the previous disclosure and provide a better understanding of the subject matter described herein. These examples should not be considered as limiting the subject matter described. It is understood that the examples and embodiments described herein are for illustrative purposes only, and that various modifications or changes in light thereof will be apparent to those skilled in the art and are within the true scope of the invention and can be made without departing from it.
ランダム化されたループを使用したTENCONライブラリの構築
Tencon(配列番号1)は、ヒトテネイシンCからの15個のFN3ドメインのコンセンサス配列から設計された、免疫グロブリン様スカフォールド、フィブロネクチンIII型(FN3)ドメインである(Jacobsら、Protein Engineering,Design,and Selection、25:107~117頁、2012年;米国特許第8278419号)。Tenconの結晶構造は、7つのベータストランドを接続する6つの表面露出ループを示す。これらのループ、または各ループ内の選択された残基は、特異的な標的に結合する新規分子を選択するために使用できるフィブロネクチンIII型(FN3)ドメインのライブラリを構築するためにランダム化してもよい。
Construction of TENCON Libraries Using Randomized Loops Tencon (SEQ ID NO: 1) is an immunoglobulin-like scaffold, fibronectin type III (FN3) domain designed from the consensus sequence of 15 FN3 domains from human tenascin-C (Jacobs et al., Protein Engineering, Design, and Selection, 25:107-117, 2012; U.S. Patent No. 8,278,419). The crystal structure of Tencon shows six surface-exposed loops connecting seven beta-strands. These loops, or selected residues within each loop, may be randomized to construct libraries of fibronectin type III (FN3) domains that can be used to select novel molecules that bind to specific targets.
Tencon:
Tenconスカフォールドと様々な設計戦略を使用して、様々なライブラリを生成した。一般に、ライブラリTCL1とTCL2が優れたバインダーを生成した。TCL1、TCL2ライブラリの作製については、国際公開第2014081944号パンフレットに詳しく記載されている。 Using the Tencon scaffold and different design strategies, different libraries were generated. In general, libraries TCL1 and TCL2 generated superior binders. The construction of the TCL1 and TCL2 libraries is described in detail in WO2014081944.
TCL1ライブラリの構築
Tencon(配列番号1)のFGループ、TCL1のみをランダム化するように設計されたライブラリは、cisディスプレイ系で使用するために構築した(Jacobsら、Protein Engineering,Design,and Selection、25:107~117頁、2012年)。この系では、Tacプロモーター、Tenconライブラリコード配列、RepAコード配列、cisエレメント、およびoriエレメントの配列を組み込んだ二本鎖DNAが生成される。In vitroの転写/翻訳系で発現させると、Tencon-RepA融合タンパク質とそれをコードするDNAがcisに結合した複合体が生成される。次に、標的分子に結合する複合体は、以下に説明するように、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって単離および増幅される。
Construction of the TCL1 Library A library designed to randomize only the FG loop, TCL1, of Tencon (SEQ ID NO:1) was constructed for use in a cis-display system (Jacobs et al., Protein Engineering, Design, and Selection, 25:107-117, 2012). In this system, double-stranded DNA is generated that incorporates the sequences of the Tac promoter, the Tencon library coding sequence, the RepA coding sequence, the cis element, and the ori element. Upon expression in an in vitro transcription/translation system, a complex is generated in which the Tencon-RepA fusion protein and the DNA encoding it are bound in cis. Complexes that bind to the target molecule are then isolated and amplified by polymerase chain reaction (PCR), as described below.
Cisディスプレイで使用するためのTCL1ライブラリの構築は、PCRの連続ラウンドによって達成され、2つの半分に分かれた最終的な直鎖状二本鎖DNA分子を生成した;5’フラグメントはプロモーターおよびTencon配列を含み、3’フラグメントはrepA遺伝子ならびにcisおよびoriエレメントを含む。これらの2つの半分は、全体のコンストラクトを生成するために、制限消化によって組み合わされる。TCL1ライブラリは、TenconのFGループKGGHRSN(配列番号32)にのみランダムなアミノ酸を組み込むように設計した。このライブラリの構築にはNNSコドンが使用され、その結果、20のアミノ酸全てと1つの停止コドンがFGループに組み込まれる可能性がある。TCL1ライブラリは、多様性をさらに高めるために、それぞれが7~12残基の異なるランダム化FGループ長を持つ、6つの別個のサブライブラリを含んでいる。 Construction of the TCL1 library for use in Cis display was accomplished by successive rounds of PCR to generate a final linear double-stranded DNA molecule divided into two halves; the 5' fragment contains the promoter and Tencon sequences, and the 3' fragment contains the repA gene and the cis and ori elements. These two halves are combined by restriction digestion to generate the entire construct. The TCL1 library was designed to incorporate random amino acids only into the Tencon FG loop KGGHRSN (SEQ ID NO:32). NNS codons were used in the construction of this library, resulting in all 20 amino acids and one stop codon being potentially incorporated into the FG loop. The TCL1 library contains six separate sub-libraries, each with a different randomized FG loop length of 7 to 12 residues, to further increase diversity.
TCL1ライブラリ(配列番号2)
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7は、任意のアミノ酸であり;そして
X8、X9、X10、X11およびX12は、任意のアミノ酸であるか、または削除されている
TCL1 library (SEQ ID NO:2)
X1 , X2 , X3 , X4 , X5 , X6 , X7 are any amino acid; and X8 , X9 , X10 , X11 and X12 are any amino acid or are deleted.
TCL2ライブラリの構築
TenconのBCループとFGループの両方がランダム化され、各位置におけるアミノ酸の分布が厳密に制御されているTCL2ライブラリを構築した。表2は、TCL2ライブラリ中の所望のループ位置におけるアミノ酸分布を示している。設計されたアミノ酸分布には2つの目的があった。第1に、ライブラリは、Tenconの結晶構造の分析に基づいて、および/またはホモロジーモデリングから、Tenconのフォールディングと安定性に構造的に重要であると予測された残基への偏りを有していた。例えば、位置29は、この残基がTenconの折り畳みの疎水性コアに埋め込まれているため、疎水性アミノ酸のサブセットのみに固定した。設計の第2の層は、アフィニティーの高いバインダーを効率的に生成するために、抗体の重鎖HCDR3に優先的に見られる残基に向けてアミノ酸分布に偏りを持たせることを含んでいた(Birtalanら、J Mol Biol 377:1518~28頁、2008年;Olsonら、Protein Sci 16:476~84頁、2007年)。この目標に向け、表2の「設計された分布」は、以下の分布を指している:6%のアラニン、6%のアルギニン、3.9%のアスパラギン、7.5%のアスパラギン酸、2.5%のグルタミン酸、1.5%のグルタミン、15%のグリシン、2.3%のヒスチジン、2.5%のイソロイシン、5%のロイシン、1.5%のリジン、2.5%のフェニルアラニン、4%のプロリン、10%のセリン、4.5%のスレオニン、4%のトリプトファン、17.3%のチロシン、および4%のバリン。この分布には、メチオニン、システイン、および終止コドンは含まれていない。
Construction of the TCL2 Library A TCL2 library was constructed in which both the BC and FG loops of Tencon were randomized and the distribution of amino acids at each position was tightly controlled. Table 2 shows the amino acid distribution at the desired loop positions in the TCL2 library. The designed amino acid distribution had two objectives. First, the library had a bias towards residues predicted to be structurally important for Tencon folding and stability based on analysis of the crystal structure of Tencon and/or from homology modeling. For example, position 29 was fixed to only a subset of hydrophobic amino acids because this residue is buried in the hydrophobic core of the Tencon fold. The second layer of design involved biasing the amino acid distribution towards residues preferentially found in the heavy chain HCDR3 of antibodies to efficiently generate high affinity binders (Birtalan et al., J Mol Biol 377:1518-28, 2008; Olson et al., Protein Sci 16:476-84, 2007). To this end, the "Designed Distribution" in Table 2 refers to the following distribution: 6% alanine, 6% arginine, 3.9% asparagine, 7.5% aspartic acid, 2.5% glutamic acid, 1.5% glutamine, 15% glycine, 2.3% histidine, 2.5% isoleucine, 5% leucine, 1.5% lysine, 2.5% phenylalanine, 4% proline, 10% serine, 4.5% threonine, 4% tryptophan, 17.3% tyrosine, and 4% valine. This distribution does not include methionine, cysteine, or a stop codon.
TCL2ライブラリ(配列番号3)
X1は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X2は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X3は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X4は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X5は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X6は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X7は、Phe、Ile、Leu、ValまたはTyrであり;
X8は、Asp、GluまたはThrであり;
X9は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X10は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X11は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X12は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X13は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X14は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;そして
X15は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValである。
TCL2 library (SEQ ID NO:3)
X1 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X2 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X3 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X4 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X5 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X6 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X7 is Phe, Ile, Leu, Val or Tyr;
X8 is Asp, Glu or Thr;
X9 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X10 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X11 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X12 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X13 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X14 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val; and X15 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val.
その後、これらのライブラリは、野生型Tenconと比較した置換E11R/L17A/N46V/E86I(Tencon27;配列番号4)を組み込んだ安定化Tenconフレームワーク(米国特許第8569227号)上でのライブラリの構築、ならびにBCおよびFGループにおけるランダム化位置の変更を含む、種々の方法により改良された。Tencon27は、国際公開第2013049275号パンフレットに記載されている。これから、TenconのFGループのみ(ライブラリTCL9)、またはBCループとFGループの組み合わせ(ライブラリTCL7)をランダム化するように設計された新しいライブラリを生成した。これらのライブラリは、cisディスプレイ系で使用するために構築した(Odegripら、Proc Natl Acad Sci USA 101:2806~2810頁、2004年)。この設計の詳細を以下に示す: These libraries were then improved in a variety of ways, including building libraries on a stabilized Tencon framework (US Pat. No. 8,569,227) incorporating substitutions E11R/L17A/N46V/E86I (Tencon27; SEQ ID NO: 4) compared to wild-type Tencon, and altering the randomized positions in the BC and FG loops. Tencon27 is described in WO2013049275. From this, new libraries were generated that were designed to randomize only the FG loop of Tencon (library TCL9) or a combination of the BC and FG loops (library TCL7). These libraries were constructed for use in cis-display systems (Odegrip et al., Proc Natl Acad Sci USA 101:2806-2810, 2004). Details of this design are provided below:
安定化Tencon(Tencon27)(配列番号4)
TCL7(ランダム化されたFGおよびBCループ)(配列番号5)
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X10、X11、X12、X13、X14、X15およびX16は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、WまたはY;であり、そして
X7、X8、X9、X17、X18およびX19は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、W、Yであるか、または削除されている。
TCL7 (randomized FG and BC loops) (SEQ ID NO:5)
X1 , X2 , X3 , X4 , X5 , X6 , X10 , X11 , X12 , X13 , X14, X15 and X16 are A, D, E, F, G, H, I, K, L, N, P, Q, R , S, T, V, W or Y; and X7 , X8 , X9 , X17 , X18 and X19 are A, D, E, F, G, H, I, K, L, N, P, Q, R, S, T, V, W, Y or deleted.
TCL9(ランダム化されたFGループ)(配列番号6)
X8、X9、X10、X11およびX12は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、W、Yであるか、または削除されている。
TCL9 (randomized FG loop) (SEQ ID NO:6)
ライブラリ構築では、ライブラリのアミノ酸分布を制御し、終止コドンを排除するために、ランダム化されたBCループ(長さ6~9の位置)またはFGループ(長さ7~12の位置)をコードするDNAフラグメントをSlonomicsテクノロジー(Sloning Biotechnology GmbH)を使用して合成した。BCループまたはFGループのいずれかをランダム化する2つの異なるDNA分子セットを個別に合成し、後にPCRを用いて組み合わせて完全なライブラリ産物を生成した。 For library construction, DNA fragments encoding randomized BC loops (length 6-9 positions) or FG loops (length 7-12 positions) were synthesized using Slonomics technology (Sloning Biotechnology GmbH) to control the amino acid distribution of the library and eliminate stop codons. Two different sets of DNA molecules randomizing either the BC or FG loop were synthesized separately and later combined using PCR to generate the complete library product.
FGループライブラリの構築(TCL9)
5’Tacプロモーターとそれに続く、FGループ内のランダム化されたコドンを除いてTenconの完全な遺伝子配列からなる合成DNA分子のセットを生成した(配列番号26~31)。FGループのランダム化では、システインとメチオニンを除く全てのアミノ酸を同じ割合でコード化した。多様化させた部分の長さは、それらがFGループ内において7、8、9、10、11、または12アミノ酸をコードするようなものである。各長さのバリエーションのサブライブラリを2μgのスケールで個別に合成し、その後、オリゴSloning-FOR(配列番号9)およびSloning-Rev(配列番号10)を使用したPCRによって増幅した。
Construction of FG loop library (TCL9)
A set of synthetic DNA molecules was generated consisting of the complete gene sequence of Tencon, except for the 5'Tac promoter followed by randomized codons in the FG loop (SEQ ID NO:26-31). The randomization of the FG loop encoded all amino acids except cysteine and methionine in equal proportions. The lengths of the diversified parts were such that they encoded 7, 8, 9, 10, 11, or 12 amino acids in the FG loop. Sublibraries of each length variation were synthesized separately at a 2 μg scale and then amplified by PCR using oligos Sloning-FOR (SEQ ID NO:9) and Sloning-Rev (SEQ ID NO:10).
ライブラリの3’フラグメントは、PspOMI制限部位、repA遺伝子のコード領域、ならびにcisおよびoriエレメントを含む、提示のための要素を含む一定のDNA配列である。このフラグメントを増幅するために、プラスミド(pCR4Blunt)(Invitrogen)をテンプレートとしてM13 ForwardおよびM13 Reverseプライマーを使用してPCR反応を実行した。得られたPCR産物をPspOMIで一晩消化し、ゲルで精製した。ライブラリDNAの5’部分を、repA遺伝子を含む3’DNAに連結するために、NotIおよびPspOMI酵素とT4リガーゼの存在下、37℃で一晩、2pmol(約540ngから560ng)の5’DNAを等モル(約1.25μg)の3’repA DNAに連結させた。連結されたライブラリ産物をオリゴPOP2250(配列番号11)およびDigLigRev(配列番号12)を用いた12サイクルのPCRを使用して増幅した。各サブライブラリについて、12回のPCR反応から得られたDNAを組み合わせて、Qiagenスピンカラムで精製した。TCL9の各サブライブラリの収量は32~34μgの範囲であった。 The 3' fragment of the library is a constant DNA sequence containing elements for presentation, including a PspOMI restriction site, the coding region of the repA gene, and cis and ori elements. To amplify this fragment, a PCR reaction was performed using M13 Forward and M13 Reverse primers with the plasmid (pCR4Blunt) (Invitrogen) as a template. The resulting PCR product was digested overnight with PspOMI and gel purified. To ligate the 5' portion of the library DNA to the 3' DNA containing the repA gene, 2 pmol (approximately 540 ng to 560 ng) of 5' DNA was ligated to equimolar (approximately 1.25 μg) of 3'repA DNA in the presence of NotI and PspOMI enzymes and T4 ligase overnight at 37°C. The ligated library products were amplified using 12 cycles of PCR with oligo POP2250 (SEQ ID NO:11) and DigLigRev (SEQ ID NO:12). For each sublibrary, DNA from the 12 PCR reactions was combined and purified on a Qiagen spin column. Yields for each TCL9 sublibrary ranged from 32-34 μg.
FG/BCループライブラリ(TCL7)の構築
TCL7ライブラリは、ランダム化されたTencon BCおよびFGループを備えたライブラリを提供する。このライブラリでは、長さが6~9アミノ酸のBCループが、長さが7~12アミノ酸のランダム化されたFGループと組み合わせ的に混合された。合成TenconフラグメントBC6、BC7、BC8、およびBC9(配列番号13~16)は、BCループが6、7、8、または9個のランダム化されたアミノ酸で置換されるように、残基VXを含むそこまでのタンパク質のN末端部分をコードするTencon遺伝子を含むように作成した。これらのフラグメントは、L17A、N46V、およびE83I変異(CEN5243)が発見される前に合成されたが、これらの変異は、以下に記載する分子生物学工程において導入された。このフラグメントをランダム化されたFGループをコードするフラグメントと組み合わせるために、以下の工程を実行した。
Construction of the FG/BC Loop Library (TCL7) The TCL7 library provides a library with randomized Tencon BC and FG loops. In this library, BC loops of 6-9 amino acids in length were combinatorially mixed with randomized FG loops of 7-12 amino acids in length. Synthetic Tencon fragments BC6, BC7, BC8, and BC9 (SEQ ID NOs: 13-16) were made containing the Tencon gene encoding the N-terminal portion of the protein up to and including residue VX, such that the BC loop was replaced with 6, 7, 8, or 9 randomized amino acids. These fragments were synthesized before the discovery of the L17A, N46V, and E83I mutations (CEN5243), which were introduced in the molecular biology steps described below. To combine this fragment with the fragment encoding the randomized FG loop, the following steps were performed.
まず、Tacプロモーターおよびアミノ酸A17(130mer-L17A、配列番号17)をコードするヌクレオチドまでのTenconの5’配列をコードするDNAフラグメントをオリゴPOP2222ext(配列番号18)およびLS1114(配列番号19)を使用したPCRによって生成した。これは、ライブラリ(CEN5243)中にL17A変異を含めるために行った。次に、ランダム化されたBCループを含むTencon残基R18~V75をコードするDNAフラグメントを、テンプレートとしてBC6、BC7、BC8、またはBC9を使用し、オリゴLS1115(配列番号20)およびLS1117(配列番号21)を使用して、PCRによって増幅した。このPCR工程は、3’末端にBsaIサイトを導入した。続いて、プライマーとしてオリゴPOP2222extとLS1117を使用したオーバーラップPCRによって、これらのDNAフラグメントを結合した。その結果生じる240bpのPCR産物をプールし、QiagenPCR精製キットにより精製した。精製したDNAをBsaI-HFで消化し、ゲルで精製した。 First, a DNA fragment encoding the Tac promoter and the 5' sequence of Tencon up to the nucleotide encoding amino acid A17 (130mer-L17A, SEQ ID NO:17) was generated by PCR using oligos POP2222ext (SEQ ID NO:18) and LS1114 (SEQ ID NO:19). This was done to include the L17A mutation in the library (CEN5243). Next, a DNA fragment encoding Tencon residues R18-V75, including the randomized BC loop, was amplified by PCR using BC6, BC7, BC8, or BC9 as templates and oligos LS1115 (SEQ ID NO:20) and LS1117 (SEQ ID NO:21). This PCR step introduced a BsaI site at the 3' end. These DNA fragments were then joined by overlap PCR using oligos POP2222ext and LS1117 as primers. The resulting 240 bp PCR products were pooled and purified using the Qiagen PCR purification kit. The purified DNA was digested with BsaI-HF and gel purified.
BsaI制限部位とN46VおよびE86I変異(CEN5243)を組み込むために、FG7(配列番号31)、FG8(配列番号30)、FG9(配列番号29)、FG10(配列番号28)、FG11(配列番号27)、およびFG12(配列番号26)をテンプレートとして用いて、オリゴヌクレオチドSDG10(配列番号22)およびSDG24(配列番号23)によって、PCRによりFGループをコードするフラグメントを増幅した。 To incorporate a BsaI restriction site and the N46V and E86I mutations (CEN5243), the fragment encoding the FG loop was amplified by PCR with oligonucleotides SDG10 (SEQ ID NO:22) and SDG24 (SEQ ID NO:23) using FG7 (SEQ ID NO:31), FG8 (SEQ ID NO:30), FG9 (SEQ ID NO:29), FG10 (SEQ ID NO:28), FG11 (SEQ ID NO:27), and FG12 (SEQ ID NO:26) as templates.
消化されたBCフラグメントとFGフラグメントは、3方向連結を使用して1つの工程で一緒に連結させた。各連結反応が2つのBCループ長と2つのFGループ長を組み合わせる、16の可能な組み合わせで4つの連結反応を設定した。各連結は、約300ngの総BCフラグメントと300ngのFGフラグメントを含んでいた。次に、これら4つの連結プールを、オリゴPOP2222(配列番号24)およびSDG28(配列番号25)を用いたPCRによって増幅した。次に、7.5μgの各反応生成物をNot1で消化し、Qiagen PCR精製カラムで浄化した。このDNAの5.2μgをPspOMIで消化した等モル量のRepA DNAフラグメント(約14μg)に連結し、オリゴPOP2222を使用したPCRによって生成物を増幅した。 The digested BC and FG fragments were ligated together in one step using a three-way ligation. Four ligation reactions were set up with 16 possible combinations, with each ligation combining two BC and two FG loop lengths. Each ligation contained approximately 300 ng of total BC fragments and 300 ng of FG fragments. These four ligation pools were then amplified by PCR with oligos POP2222 (SEQ ID NO:24) and SDG28 (SEQ ID NO:25). 7.5 μg of each reaction product was then digested with Not1 and cleaned up with a Qiagen PCR purification column. 5.2 μg of this DNA was ligated to an equimolar amount of RepA DNA fragment (approximately 14 μg) digested with PspOMI, and the product was amplified by PCR using oligo POP2222.
代替的な結合表面を有するTENCONライブラリの生成
特定のライブラリ設計においてランダム化される残基の選択は、生成される相互作用表面の全体的な形状を決定する。BC、DE、およびFGループがランダム化されたライブラリからマルトース結合タンパク質(MBP)に結合するために選択されたスカフォールドタンパク質を含むFN3ドメインのX線結晶構造解析は、MBPの活性部位にフィットする大きく湾曲した界面を有することが示された(Koideら、Proc Natl Acad Sci USA 104:6632~6637頁、2007年)。対照的に、MBPに結合するように選択されたアンキリンリピートスカフォールドタンパク質は、はるかに平面的な相互作用表面を有し、活性部位から離れたMBPの外表面に結合することが見出された(Binzら、Nat Biotechnol 22:575~582頁、2004年)。これらの結果は、スカフォールド分子の結合表面の形状(湾曲対平坦)が、どのような標的タンパク質またはそれらの標的タンパク質上の特定のエピトープがスカフォールドによって効果的に結合できるかを決定しうることを示唆している。タンパク質結合のためにFN3ドメインを含むタンパク質スカフォールドを改変することに関する公表された取り組みは、標的結合のために隣接するループを改変することに依存しており、したがって湾曲した結合表面を生成する。このアプローチは、そのようなスカフォールドによってアクセス可能な標的およびエピトープの数を制限しうる。
Generation of TENCON Libraries with Alternative Binding Surfaces The choice of residues to be randomized in a particular library design determines the overall shape of the interaction surface generated. X-ray crystallography of an FN3 domain containing scaffold protein selected to bind maltose binding protein (MBP) from a library in which the BC, DE, and FG loops were randomized was shown to have a highly curved interface that fits into the active site of MBP (Koide et al., Proc Natl Acad Sci USA 104:6632-6637, 2007). In contrast, an ankyrin repeat scaffold protein selected to bind MBP was found to have a much more planar interaction surface and bind to the outer surface of MBP, away from the active site (Binz et al., Nat Biotechnol 22:575-582, 2004). These results suggest that the shape of the binding surface of a scaffold molecule (curved vs. flat) may determine which target proteins or specific epitopes on those target proteins can be effectively bound by the scaffold. Published efforts to engineer protein scaffolds containing FN3 domains for protein binding have relied on engineering adjacent loops for target binding, thus generating curved binding surfaces. This approach may limit the number of targets and epitopes accessible by such scaffolds.
Tenconおよび他のFN3ドメインは、分子の反対側の面に位置する2セットのCDR様ループを含んでおり、第1のセットは、BC、DE、およびFGループによって形成され、第2のセットはAB、CD、およびEFループによって形成される。2セットのループは、FN3構造の中心を形成するベータストランドによって分離されている。Tenconの画像を90度回転させると、他方の表面を視覚化できる。このわずかに凹状の表面は、CDおよびFGループと2つの逆平行ベータストランド、CおよびFベータストランドによって形成され、ここではC-CD-F-FG表面と呼ばれる。C-CD-F-FG表面は、表面を形成する残基のサブセットをランダム化することにより、タンパク質スカフォールド相互作用表面のライブラリを設計するためのテンプレートとして使用できる。ベータストランドは、残基の側鎖が1つおきにタンパク質の表面に露出する繰り返し構造を有している。したがって、ベータストランドの表面に露出した残基の一部または全てをランダム化することによって、ライブラリを作成できる。ベータストランドの適切な残基を選択することにより、Tenconスカフォールドの固有の安定性の損失が最小限に抑えられ、他のタンパク質との相互作用のための独特なスカフォールド表面が提供されるべきである。 Tencon and other FN3 domains contain two sets of CDR-like loops located on opposite faces of the molecule, the first set formed by the BC, DE, and FG loops, and the second set formed by the AB, CD, and EF loops. The two sets of loops are separated by a beta strand that forms the center of the FN3 structure. The image of Tencon can be rotated 90 degrees to visualize the other surface. This slightly concave surface is formed by the CD and FG loops and two antiparallel beta strands, the C and F beta strands, and is referred to here as the C-CD-F-FG surface. The C-CD-F-FG surface can be used as a template to design libraries of protein-scaffold interaction surfaces by randomizing a subset of the residues that form the surface. The beta strands have a repeating structure in which every other residue's side chain is exposed to the surface of the protein. Thus, libraries can be created by randomizing some or all of the surface-exposed residues of the beta strands. Selection of appropriate residues in the beta strands should minimize loss of the inherent stability of the Tencon scaffold and provide a unique scaffold surface for interaction with other proteins.
ライブラリTCL14(配列番号7)は、Tencon27スカフォールド(配列番号4)中に設計された。 Library TCL14 (SEQ ID NO:7) was designed in the Tencon27 scaffold (SEQ ID NO:4).
このライブラリを構築するために使用された方法の完全な記載は、米国特許出願公開第2013/0226834号に記載されている。 A complete description of the methods used to construct this library is provided in U.S. Patent Application Publication No. 2013/0226834.
TCL14ライブラリ(配列番号7):
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X10、X11、X12およびX13は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、W、Y、またはMである。
TCL14 library (SEQ ID NO:7):
X1 , X2 , X3 , X4 , X5 , X6 , X10 , X11 , X12 and X13 are A, D, E, F, G, H, I, K, L, N, P, Q, R, S, T, V, W, Y or M.
Tencon27のC-CD-F-FG表面を形成する2つのベータストランドは、ランダム化され得る合計9つの表面露出残基、Cストランド:S30、L32、Q34、Q36;Fストランド:E66、T68、S70、Y72、およびV74を有しており、一方、CDループには6つの潜在的な残基:S38、E39、K40、V41、G42、およびE43があり、そしてFGループには7つの潜在的な残基:K75、G76、G77、H78、R79、S80、およびN81がある。22残基全てがランダム化された場合、ライブラリの理論上のサイズが大きくなるため、TCL14の設計に含めるために、選抜された残基を選択した。 The two beta strands that form the C-CD-F-FG surface of Tencon27 have a total of nine surface-exposed residues that can be randomized: C strand: S30, L32, Q34, Q36; F strand: E66, T68, S70, Y72, and V74, while the CD loop has six potential residues: S38, E39, K40, V41, G42, and E43, and the FG loop has seven potential residues: K75, G76, G77, H78, R79, S80, and N81. Selected residues were chosen for inclusion in the design of TCL14 because the theoretical size of the library would be large if all 22 residues were randomized.
Tencon中の13の位置をランダム化のために選択した:CストランドのL32、Q34およびQ36、CDループのS38、E39、K40およびV41、FストランドのT68、S70およびY72、FGループのH78、R79、およびN81。CおよびFストランドにおいて、S30およびE66は、CDおよびFGループのすぐ先にあり、明らかにC-CD-F-FG表面の一部ではないように見えるため、ランダム化しなかった。CDループでは、グリシンは柔軟性を提供し、ループ領域において役立つことができ、また、E43は表面の接合部にあることから、G42とE43はランダム化しなかった。FGループでは、K75、G76、G77、およびS80が除外された。グリシンは上記の理由で除外されたが、結晶構造を注意深く検討したところ、S80がコアと重要な接触を形成し、安定なFGループを形成するのを助けることが明らかになった。K75は、C-CD-F-FG表面の表面とは反対側を向いており、ランダム化の候補としてはあまり魅力的でなかった。上記の残基は元のTCL14設計ではランダム化されていなかったが、それらを後続のライブラリ設計に含めて、de novoセレクション、または例えば、選択したTCL14標的に固有のヒットに対するアフィニティー成熟ライブラリのための追加の多様性を提供することができる。 Thirteen positions in Tencon were selected for randomization: L32, Q34, and Q36 in the C strand, S38, E39, K40, and V41 in the CD loop, T68, S70, and Y72 in the F strand, and H78, R79, and N81 in the FG loop. In the C and F strands, S30 and E66 were not randomized because they are just beyond the CD and FG loops and are not apparently part of the C-CD-F-FG surface. In the CD loop, G42 and E43 were not randomized because glycine provides flexibility and can be useful in the loop region, and E43 is at the interface of the surface. In the FG loop, K75, G76, G77, and S80 were excluded. Glycine was excluded for the reasons mentioned above, but careful examination of the crystal structure revealed that S80 forms important contacts with the core and helps to form a stable FG loop. K75 faces away from the surface of the C-CD-F-FG surface and was a less attractive candidate for randomization. Although the above residues were not randomized in the original TCL14 design, they can be included in subsequent library designs to provide additional diversity for de novo selection or, for example, affinity maturation libraries for hits specific to the selected TCL14 target.
TCL14の生成に続いて、同様の設計の3つの追加のTenconライブラリを生成した。これらの2つのライブラリ、TCL19、TCL21、およびTCL23は、TCL14と同じ位置でランダム化されているが(上記を参照)、これらの位置において生じるアミノ酸の分布は変更されている(表3)。TCL19およびTCL21は、システインとメチオニンのみを除く18個の天然アミノ酸が全ての位置に均等に分布するように設計されている(それぞれ5.55%)。TCL23は、表2に記載されているように、各ランダム化位置が機能的抗体のHCDR3ループにおいて見られるアミノ酸分布に近似するように設計した(Birtalanら、J Mol Biol 377:1518~1528頁、2008年)。TCL21ライブラリと同様に、システインとメチオニンは除外した。 Following the generation of TCL14, three additional Tencon libraries of similar design were generated. These two libraries, TCL19, TCL21, and TCL23, are randomized at the same positions as TCL14 (see above), but the distribution of amino acids occurring at these positions is altered (Table 3). TCL19 and TCL21 are designed to have the 18 natural amino acids evenly distributed at all positions (5.55% each), excluding only cysteine and methionine. TCL23 was designed such that each randomized position approximates the amino acid distribution found in the HCDR3 loop of a functional antibody, as described in Table 2 (Birtalan et al., J Mol Biol 377:1518-1528, 2008). As with the TCL21 library, cysteine and methionine were excluded.
他のライブラリの潜在的な標的結合表面を拡大するために、第3の追加のライブラリを構築した。このライブラリ、TCL24では、ライブラリTCL14、TCL19、TCL21、およびTCL23と比較して、4つの追加のTencon位置をランダム化した。これらの位置は、DストランドからのN46とT48、およびGストランドからのS84とI86を含む。位置46、48、84、および86は、これらの残基の側鎖がベータストランドDおよびGから表面に露出し、CおよびFストランドのランダム化された部分に構造的に隣接しており、標的タンパク質への結合のためにアクセス可能な表面積が増加するため、特に選択した。TCL24の各位置で使用されるアミノ酸分布は、表3でTCL19およびTCL21について説明されているものと同じである。 To expand the potential target binding surface of the other libraries, a third additional library was constructed. In this library, TCL24, four additional Tencon positions were randomized compared to libraries TCL14, TCL19, TCL21, and TCL23. These positions include N46 and T48 from the D strand, and S84 and I86 from the G strand. Positions 46, 48, 84, and 86 were specifically selected because the side chains of these residues are surface exposed from beta strands D and G and are structurally adjacent to the randomized portions of the C and F strands, increasing the surface area accessible for binding to the target protein. The amino acid distribution used at each position in TCL24 is the same as that described for TCL19 and TCL21 in Table 3.
TCL24ライブラリ(配列番号8)
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X10、X11、X12およびX13は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、VまたはWである。
TCL24 library (SEQ ID NO:8)
X1 , X2 , X3 , X4 , X5 , X6 , X10 , X11 , X12 and X13 are A, D, E, F, G, H, I, K, L, N, P, Q, R, S, T, V or W.
TCL21、TCL23、およびTCL24ライブラリの生成
TCL21ライブラリは、アミノ酸分布を制御するためにColibraライブラリテクノロジー(Isogenica)を用いて作成した。TCL19、TCL23、およびTCL24遺伝子フラグメントは、アミノ酸分布を制御するためにSlonomicsテクノロジー(Morphosys)を使用して作成した。ループライブラリについて上述したように、CISディスプレイ系(Odegripら、Proc Natl Acad Sci USA 101:2806~2810頁、2004年)を用いたセレクションに使用するために、最初の合成に続いてPCRを用いて各ライブラリを増幅し、その後、RepA用遺伝子への連結を行った。
Generation of TCL21, TCL23, and TCL24 Libraries The TCL21 library was generated using Colibra library technology (Isogenica) to control the amino acid distribution. The TCL19, TCL23, and TCL24 gene fragments were generated using Slonomics technology (Morphosys) to control the amino acid distribution. Following initial synthesis, each library was amplified using PCR for selection with the CIS display system (Odegrip et al., Proc Natl Acad Sci USA 101:2806-2810, 2004) as described above for the loop library, followed by ligation to the gene for RepA.
ヒト血清アルブミンと結合するフィブロネクチンIII型(FN3)ドメインのセレクション
ライブラリスクリーニング
TCL14、TCL19、TCL21、TCL23、およびTCL24ライブラリからヒト血清アルブミン結合性ドメインを選択するためにcisディスプレイを使用した。組換えヒトおよびカニクイザル血清アルブミンおよびヒトアルブミンドメインII(Albumin Biosciences)を標準的な方法を使用してビオチン化し、パニングに使用した。In vitro転写および翻訳(ITT)のために、総容量50μLの0.1mM完全アミノ酸、1×S30プレミックス成分、および15μLのS30抽出物(Promega)とともに3μgのライブラリDNAを30℃でインキュベートした。1時間後、375μLのブロッキング溶液(0.1%カゼイン(Thermo Fisher、イリノイ州ロックフォード)、100mg/mlニシン精子DNA(Promega、ウィスコンシン州マディソン)、1mg/mLヘパリン(Sigma-Aldrich、ミズーリ州セントルイス))を加え、反応物を氷上で15分間インキュベートした。セレクションのために、ビオチン化した抗原を400nM(ラウンド1)、200nM(ラウンド2および3)および100nM(ラウンド4および5)の濃度で添加した。ニュートラアビジン磁気ビーズ(Thermo Fisher、イリノイ州ロックフォード)(ラウンド1、3、および5)またはストレプトアビジン磁気ビーズ(Promega、ウィスコンシン州マディソン)(ラウンド2および4)を用いて結合したライブラリメンバーを回収し、未結合のライブラリメンバーは、500μLのPBSTで5~14回、その後500μLのPBSで2回ビーズを洗浄して除去した。アフィニティーが改善されたFN3ドメイン分子を同定するために、追加のセレクションラウンドを行った。簡単に説明すると、ラウンド5からの出力を上記のようにして準備し、以下の変更を有する追加のセレクション反復ラウンドにかけた:ビオチン化抗原とのインキュベーションを1時間から15分に短縮し、ビーズの捕捉を20分から15分に短縮し、bt-HSAは25nM(ラウンド6および7)または2.5nM(ラウンド8および9)に減らし、過剰の非ビオチン化標的タンパク質の存在下でさらに1時間の洗浄を行った。これらの変更の目的は、実質的に低いKDをもたらす潜在的により速いオンレートとより遅いオフレートを有するバインダーを同時に選択することであった。
Selection library screening of fibronectin type III (FN3) domains that bind human serum albumin Cis display was used to select human serum albumin binding domains from the TCL14, TCL19, TCL21, TCL23, and TCL24 libraries. Recombinant human and cynomolgus serum albumin and human albumin domain II (Albumin Biosciences) were biotinylated using standard methods and used for panning. For in vitro transcription and translation (ITT), 3 μg of library DNA was incubated at 30°C with a total volume of 50 μL of 0.1 mM complete amino acids, 1× S30 premix components, and 15 μL of S30 extract (Promega). After 1 h, 375 μL of blocking solution (0.1% casein (Thermo Fisher, Rockford, IL), 100 mg/ml herring sperm DNA (Promega, Madison, WI), 1 mg/ml heparin (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO)) was added and the reaction was incubated on ice for 15 min. For selection, biotinylated antigen was added at concentrations of 400 nM (round 1), 200 nM (rounds 2 and 3) and 100 nM (rounds 4 and 5). Bound library members were recovered using neutravidin magnetic beads (Thermo Fisher, Rockford, IL) (rounds 1, 3, and 5) or streptavidin magnetic beads (Promega, Madison, WI) (rounds 2 and 4), and unbound library members were removed by washing the beads 5-14 times with 500 μL PBST followed by two times with 500 μL PBS. Additional selection rounds were performed to identify FN3 domain molecules with improved affinity. Briefly, the output from round 5 was prepared as above and subjected to additional iterative rounds of selection with the following modifications: incubation with biotinylated antigen was shortened from 1 hour to 15 minutes, bead capture was shortened from 20 minutes to 15 minutes, bt-HSA was reduced to 25 nM (rounds 6 and 7) or 2.5 nM (rounds 8 and 9), and an additional hour of washing was performed in the presence of excess non-biotinylated target protein. The purpose of these modifications was to simultaneously select for binders with potentially faster on-rates and slower off-rates resulting in a substantially lower KD .
パンニングの後、選択されたFN3ドメインをオリゴTcon6(配列番号33)およびTcon5shortE86I(配列番号34)を用いてPCRにより増幅し、アニーリングによりpET15-LIC中にサブクローニングし、標準的な分子生物学技術を用いて大腸菌内で可溶発現させるためにBL21-GOLD(DE3)細胞(Agilent、カリフォルニア州サンタクララ)を形質転換した。単一のクローンを選び取り、37℃の96ディープウェルプレート中、アンピシリンを含む1mLのLBで飽和状態まで増殖させた。翌日、25μLを96ディープウェルプレート中の新鮮な1mLのLB-Amp培地に移し、37℃で2時間培養した。IPTGを1mMの最終濃度で添加し、タンパク質発現を30℃で16時間誘導した。遠心分離によって細胞を回収した後、0.2mg/mLの最終濃度でニワトリ卵白リゾチーム(Sigma-Aldrich、ミズーリ州セントルイス)を添加したBugbuster HT(EMD Chemicals、ニュージャージー州ギブズタウン)により溶解した。細菌溶解物を遠心分離によって清澄化し、上清を新しい96ディープウェルプレートに移し、ELISAによって標的タンパク質への結合について試験した。 After panning, selected FN3 domains were amplified by PCR using oligos Tcon6 (SEQ ID NO:33) and Tcon5shortE86I (SEQ ID NO:34), subcloned into pET15-LIC by annealing, and transformed into BL21-GOLD(DE3) cells (Agilent, Santa Clara, CA) for soluble expression in E. coli using standard molecular biology techniques. Single clones were picked and grown to saturation in 1 mL LB with ampicillin in 96 deep-well plates at 37°C. The next day, 25 μL was transferred to 1 mL fresh LB-Amp medium in 96 deep-well plates and incubated at 37°C for 2 h. IPTG was added to a final concentration of 1 mM, and protein expression was induced at 30°C for 16 h. Cells were harvested by centrifugation and then lysed with Bugbuster HT (EMD Chemicals, Gibbstown, NJ) supplemented with hen egg white lysozyme (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) at a final concentration of 0.2 mg/mL. Bacterial lysates were cleared by centrifugation and the supernatants were transferred to new 96-deep-well plates and tested for binding to target proteins by ELISA.
ヒト血清アルブミンと結合するFN3ドメインのセレクション
ヒト血清アルブミンバインダーを同定するために、選択されたパンニング出力からの個々のクローンに対して酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)を実施した。Maxisorpプレート(Nunc、イリノイ州ロチェスター)を5μgのHSA、カニクイザルSAまたは5μg/mlのFcで一晩コーティングし(Sigma-Aldrich、ミズーリ州セントルイス)、0.05%のTween-20(TBST)を含むTris緩衝生理食塩水、pH7.4で洗浄し、Starting Block T20(Thermo Fisher、イリノイ州ロックフォード)を使用してブロッキングした。清澄化された細菌溶解物(上記)を、コーティングされたHSA、cSAおよびFcプレートのウェルにアプライした。プレートを1時間インキュベートし、TBSTで洗浄し、Molecular Devices M5プレートリーダーを使用して、結合したセンチリンを抗V5タグ抗体およびPOD化学発光基質(Roche、インディアナ州インディアナポリス)で検出した。ヒットは、Fcの結合シグナルに対して>10のヒトおよびカニクイザル血清アルブミンの結合シグナルとして定義した。
Selection of FN3 domains that bind human serum albumin To identify human serum albumin binders, enzyme-linked immunosorbent assays (ELISAs) were performed on individual clones from selected panning outputs. Maxisorp plates (Nunc, Rochester, IL) were coated overnight with 5 μg HSA, cynomolgus SA or 5 μg/ml Fc (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), washed with Tris-buffered saline, pH 7.4, containing 0.05% Tween-20 (TBST), and blocked using Starting Block T20 (Thermo Fisher, Rockford, IL). Clarified bacterial lysates (as above) were applied to the wells of the coated HSA, cSA and Fc plates. Plates were incubated for 1 h, washed with TBST, and bound centirin was detected with anti-V5 tag antibody and POD chemiluminescent substrate (Roche, Indianapolis, IN) using a Molecular Devices M5 plate reader. Hits were defined as human and cynomolgus serum albumin binding signals >10 relative to the Fc binding signal.
1つのFN3ドメイン、B7は、以下の表4に示されるように、ヒトおよびカニクイザルアルブミンに対して、ならびにヒトアルブミンのドメインIIに対して有意な結合を示した。ヒトSAへの結合に重要な残基を、推定上の結合部位の各残基が個別にアラニンに変異しているバリアントを調製することによってさらに特徴付けた。表5は、ドメインIIに結合するFN3ドメインおよびアラニンバリアントの完全なアミノ配列を示している。配列番号51をH9の配列(配列番号70)と比較したところ、カニクイザルにおける半減期が有意に増加していることが見出された。これは予想外であった。 One FN3 domain, B7, showed significant binding to human and cynomolgus albumin, as well as to domain II of human albumin, as shown in Table 4 below. Residues important for binding to human SA were further characterized by preparing variants in which each residue in the putative binding site was individually mutated to alanine. Table 5 shows the complete amino acid sequence of the FN3 domains and alanine variants that bind to domain II. SEQ ID NO:51 was compared to the sequence of H9 (SEQ ID NO:70) and found to have a significantly increased half-life in cynomolgus monkeys. This was unexpected.
小スケールでの発現と精製はヒト血清アルブミンと結合するFN3ドメインを同定した
選抜FN3ドメインのクローンを選び取り、100μg/mLのアンピシリンを補充した1mLルリアブロス(LB)(LB-Amp培地)中、96ディープウェルプレートにおいて37℃で飽和まで増殖させた。翌日、25μLを24ディープウェルプレート中の新鮮な5mLのLB-Amp培地に移し、37℃で2時間培養した。IPTGを1mMの最終濃度で添加し、タンパク質発現を30℃で16時間誘導した。細胞を遠心分離により回収し、0.2mg/mL最終濃度でニワトリ卵白リゾチーム(Sigma-Aldrich、ミズーリ州セントルイス)を添加したBugbuster HT(EMD Chemicals、ニュージャージー州ギブズタウン)により溶解した。細菌溶解物を遠心分離によって清澄化し、上清を新しい96ディープウェルプレートに移した。Hisタグを付けたFN3ドメインは、96ウェルNi-NTAマルチトラッププレートを使用して、メーカーの推奨(GE Lifesciences、ニュージャージー州ピスカタウェイ)に従って精製した。
Small-scale expression and purification identified FN3 domains that bind human serum albumin. Clones of selected FN3 domains were picked and grown to saturation in 1 mL Luria Broth (LB) supplemented with 100 μg/mL ampicillin (LB-Amp medium) at 37°C in 96 deep-well plates. The next day, 25 μL was transferred to 5 mL fresh LB-Amp medium in a 24 deep-well plate and incubated at 37°C for 2 hours. IPTG was added to a final concentration of 1 mM and protein expression was induced at 30°C for 16 hours. Cells were harvested by centrifugation and lysed with Bugbuster HT (EMD Chemicals, Gibbstown, NJ) supplemented with hen egg white lysozyme (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) at a final concentration of 0.2 mg/mL. Bacterial lysates were cleared by centrifugation and the supernatants were transferred to new 96-deep-well plates. His-tagged FN3 domains were purified using 96-well Ni-NTA multitrap plates according to the manufacturer's recommendations (GE Lifesciences, Piscataway, NJ).
サイズ排除クロマトグラフィー分析
サイズ排除クロマトグラフィーを用いて、ヒト血清アルブミンと結合するFN3ドメインの凝集状態を決定した。各精製FN3ドメインの一定分量(10μL)を、PBS pH7.4の移動相中、流速0.3mL/分でSuperdex 75 5/150カラム(GE Healthcare)に注入した。カラムからの溶出は、280nmにおける吸光度によってモニターした。SECによって高レベルの凝集を示したFN3ドメインは、さらなる分析から除外した。
Size Exclusion Chromatography Analysis Size exclusion chromatography was used to determine the aggregation state of FN3 domains bound to human serum albumin. An aliquot (10 μL) of each purified FN3 domain was injected onto a Superdex 75 5/150 column (GE Healthcare) in a mobile phase of PBS pH 7.4 at a flow rate of 0.3 mL/min. Elution from the column was monitored by absorbance at 280 nm. FN3 domains that showed high levels of aggregation by SEC were excluded from further analysis.
ヒト血清アルブミン結合性FN3ドメインの特徴付け
ヒト血清アルブミン-FN3ドメイン複合体の免疫沈降
バインダーの機能性を評価するために、正常な血清中の内在性アルブミンと複合体化する能力について、選択したFN3ドメインを試験した。これを決定する方法は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第15/611296号中に提供されている。ほとんどの配列は、置換を有するものでさえ、アルブミンと結合してプルダウンすることが見出された。特定の位置は、アラニン置換を許容しない場合があるが、これらの位置における他の置換は、アルブミン相互作用を排除することなく行われうる。結果を表6に示す。
Characterization of Human Serum Albumin Binding FN3 Domains Immunoprecipitation of Human Serum Albumin-FN3 Domain Complexes To assess binder functionality, selected FN3 domains were tested for their ability to complex with endogenous albumin in normal serum. Methods for determining this are provided in U.S. Patent Application No. 15/611,296, which is incorporated herein by reference. Most sequences, even those with substitutions, were found to bind and pull down albumin. Certain positions may not tolerate alanine substitutions, but other substitutions at these positions can be made without eliminating albumin interactions. The results are shown in Table 6.
FN3タンパク質はまた、ELISAアッセイにおいて、固定化されたヒトまたはカニクイザルのアルブミンに結合するそれらの能力を決定するために試験された。667nMのB7およびB7バリアントのヒトまたはカニクイザルのアルブミンへの結合を表7に示す。陰性対照は野生型Tenconである。 The FN3 proteins were also tested to determine their ability to bind to immobilized human or cynomolgus albumin in an ELISA assay. Binding of 667 nM B7 and B7 variants to human or cynomolgus albumin is shown in Table 7. The negative control is wild-type Tencon.
カニクイザルにおけるアルブミン結合性FN3ドメインの薬物動態:
B7およびH9を用いてin vivo試験を実施した。静脈内(IV)ボーラス注射によって5mg/kgの用量のB7またはH9のいずれかをカニクイザルに投与した。投与の方法およびタンパク質の濃度を決定するための方法は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第15/611296号に記載の方法に従って決定した。図1および2は、B7またはALB40と呼ばれるアルブミンFN3ドメインの半減期の増加を含む薬物動態を示している。
Pharmacokinetics of albumin-binding FN3 domains in cynomolgus monkeys:
In vivo studies were performed with B7 and H9. Either B7 or H9 was administered to cynomolgus monkeys at a dose of 5 mg/kg by intravenous (IV) bolus injection. The method of administration and the method for determining the protein concentration were determined according to the method described in US Patent Application No. 15/611296, which is incorporated herein by reference. Figures 1 and 2 show the pharmacokinetics, including the increased half-life, of B7 or albumin FN3 domain, referred to as ALB40.
配列情報 Sequence information
配列番号1=元のTencon配列
配列番号2=TCL1ライブラリ
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7は、任意のアミノ酸であり;そして
X8、X9、X10、X11およびX12は、任意のアミノ酸であるか、または削除されている。
SEQ ID NO:2 = TCL1 library
X1 , X2 , X3 , X4 , X5 , X6 , X7 are any amino acid; and X8 , X9 , X10 , X11 and X12 are any amino acid or are deleted.
配列番号3=TCL2ライブラリ
X1は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X2は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X3は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X4は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X5は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X6は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X7は、Phe、Ile、Leu、ValまたはTyrであり;
X8は、Asp、GluまたはThrであり;
X9は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X10は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X11は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X12は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X13は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;
X14は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValであり;そして
X15は、Ala、Arg、Asn、Asp、Glu、Gln、Gly、His、Ile、Leu、Lys、Phe、Pro、Ser、Thr、Trp、TyrまたはValである。
SEQ ID NO:3 = TCL2 library
X1 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X2 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X3 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X4 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X5 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X6 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X7 is Phe, Ile, Leu, Val or Tyr;
X8 is Asp, Glu or Thr;
X9 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X10 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X11 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X12 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X13 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val;
X14 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val; and X15 is Ala, Arg, Asn, Asp, Glu, Gln, Gly, His, Ile, Leu, Lys, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr or Val.
配列番号4=安定化Tencon(Tencon27)
配列番号5=TCL7(FGおよびBCループ)
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X10、X11、X12、X13、X14、X15およびX16は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、WまたはYであり;そして
X7、X8、X9、X17、X18およびX19は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、W、Yであるか、または削除されている。
SEQ ID NO:5 = TCL7 (FG and BC loops)
X1 , X2 , X3 , X4 , X5 , X6 , X10 , X11 , X12 , X13 , X14, X15 and X16 are A, D, E, F, G, H, I, K, L, N, P, Q, R , S, T, V, W or Y; and X7 , X8 , X9 , X17 , X18 and X19 are A, D, E, F, G, H, I, K, L, N, P, Q, R, S, T, V, W, Y or deleted.
配列番号6=TCL9(FGループ)
X1、X2、X3、X4、X5、X6およびX7は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、WまたはYであり;そして
X8、X9、X10、X11およびX12は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、W、Yであるか、または削除されている。
SEQ ID NO:6 = TCL9 (FG loop)
X1 , X2 , X3 , X4 , X5 , X6 and X7 are A, D, E, F, G, H, I, K, L, N, P, Q, R, S, T, V, W or Y; and X8 , X9 , X10 , X11 and X12 are A, D, E, F, G, H, I, K, L, N, P, Q, R, S, T, V, W, Y or deleted.
配列番号7=TCL14ライブラリ
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X10、X11、X12およびX13は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、V、W、Y、またはMである。
SEQ ID NO:7 = TCL14 library
X1 , X2 , X3 , X4 , X5 , X6 , X10 , X11 , X12 and X13 are A, D, E, F, G, H, I, K, L, N, P, Q, R, S, T, V, W, Y or M.
配列番号8=TCL24ライブラリ
X1、X2、X3、X4、X5、X6、X10、X11、X12、X13は、A、D、E、F、G、H、I、K、L、N、P、Q、R、S、T、VまたはWである。
SEQ ID NO:8 = TCL24 library
X1 , X2 , X3 , X4 , X5 , X6 , X10 , X11 , X12 , and X13 are A, D, E, F, G, H, I, K, L, N, P, Q, R, S, T, V, or W.
配列番号9=Sloning-FOR
配列番号10=Sloning-REV
配列番号11=POP2250
配列番号12=DigLigRev
配列番号13=BC9
配列番号14=BC8
配列番号15=BC7
配列番号16=BC6
配列番号17=130mer-L17A
配列番号18=POP222ext
配列番号19=LS1114
配列番号20=LS1115
配列番号21=LS1117
配列番号22=SDG10
配列番号23=SDG24
配列番号24=POP2222
配列番号25=SDG28
配列番号26=FG12
配列番号27=FG11
配列番号28=FG10
配列番号29=FG9
配列番号30=FG8
配列番号31=FG7
配列番号32 TenconのFGループ
配列番号33=Tcon6
配列番号34=Tcon5E86Ishort
配列番号35 元のTenconのCストランド
配列番号36 ALB-E05のCストランド
配列番号37 ALB-E07のCストランド
配列番号38 ALB-H9のCストランド
配列番号39 元のTenconのCDループ
配列番号40 ALB-E05のCDループ
配列番号41 ALB-E07のCDループ
配列番号42 ALB-H9のCDループ
配列番号43 元のTenconのFストランド
配列番号44 ALB-E05のFストランド
配列番号45 ALB-E07のFストランド
配列番号46 ALB-H9のFストランド
配列番号47 元のTenconのFGループ
配列番号48 ALB-E05のFGループ
配列番号49 ALB-E07のFGループ
配列番号50 ALB-H9のFGループ
B7-配列番号51
A10V 配列番号52
A10V、N33A 配列番号53
A10V、A35S 配列番号54
A10V、W37A 配列番号55
A10V、P39A 配列番号56
A10V、G40A 配列番号57
A10V、I41A 配列番号58
A10V、G42A 配列番号59
A10V、W47A 配列番号60
A10V、R49A 配列番号61
A10V、K69A 配列番号62
A10V、W71A 配列番号63
A10V、H73A 配列番号64
A10V、A79S 配列番号65
A10V、S80A 配列番号66
A10V、P82A 配列番号67
A10V、I85A 配列番号68
A10V、R87A 配列番号69
配列番号70 ALB-H9
配列番号71 (GS)2
配列番号72 (GGGS)2
配列番号73 (GGGGS)2
配列番号74 (AP)2
配列番号75 (AP)5
配列番号76 (AP)10
配列番号77 (AP)20
配列番号78 A(EAAAK)5AAA
配列番号79 ヒト血清アルブミン
配列番号80 カニクイザル血清アルブミン
配列番号81 テネイシンC(TN3)
配列番号82 Fibcon
配列番号83 FN10
Claims (30)
請求項1~16のいずれか1項に記載のFN3ドメインタンパク質と接触させること、およびFN3ドメインタンパク質に対する生物学的試料の結合を評価することを含む、前記方法。 A method for detecting the presence of human serum albumin in a biological sample, the method comprising contacting the biological sample with an FN3 domain protein according to any one of claims 1 to 16 , and assessing binding of the biological sample to the FN3 domain protein.
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